For understanding carbon erosion and redeposition in nuclear fusion devices, it is important to understand the transport and chemical break-up of hydrocarbon molecules in edge plasmas, often diagnosed by emission of the CH A 2Δ–X 2Π Gerö band around 430 nm. The CH A-level can be excited either by electron-impact (EI) or by dissociative recombination (DR) of hydrocarbon ions. These processes were included in the 3D Monte Carlo impurity transport code ERO. A series of methane injection experiments was performed in the high-density, low-temperature linear plasma generator Pilot-PSI, and simulated emission intensity profiles were benchmarked against these experiments. It was confirmed that excitation by DR dominates at Te < 1.5 eV. The results indicate that the fraction of DR events that lead to a CH radical in the A-level and consequent photon emission is at least 10%. Additionally, quenching of the excited CH radicals by EI de-excitation was included in the modeling. This quenching is shown to be significant: depending on the electron density, it reduces the effective CH emission by a factor of 1.4 at ne = 1.3 × 1020 m−3, to 2.8 at ne = 9.3 × 1020 m−3. Its inclusion significantly improved agreement between experiment and modeling.
核融合装置における炭素侵食と再堆積を理解するためには、周辺プラズマ中の炭化水素分子の輸送と化学的分解を理解することが重要であり、これはしばしば約430 nmにおけるCH A²Δ–X²Πゲレー帯の発光によって診断される。CHのA準位は、電子衝突励起または炭化水素イオンの解離性再結合のいずれかによって励起され得る。これらの過程は、3次元モンテカルロ不純物輸送コードEROに組み込まれた。高密度・低温の線状プラズマ発生装置Pilot-PSIにおいて一連のメタン注入実験が実施され、シミュレーションによる発光強度分布がこれらの実験に対して検証された。Te < 1.5 eVでは解離性再結合による励起が支配的であることが確認された。結果は、CHラジカルをA準位に導き、その後の光子放出をもたらす解離性再結合事象の割合が少なくとも10%であることを示している。さらに、励起されたCHラジカルの電子衝突による脱励起がモデリングに組み込まれた。この脱励起は有意であることが示され、電子密度に依存して、ne = 1.3 × 10²⁰ m⁻³では有効なCH発光を1.4倍減少させ、ne = 9.3 × 10²⁰ m⁻³では2.8倍減少させる。この脱励起過程の組み込みにより、実験とモデリングの一致が大幅に改善された。