The paper is devoted to calculations of anisotropic spectra of nuclear fusion products in a compact tokamak. The knowledge of these spectra is essential for estimations of the first wall load by neutron radiation and other fast particle fluxes from the plasma, computations of the plasma heating profiles, and correct analysis of experimental data, obtained on the present-day and prospective tokamaks and other controlled fusion devices. Anisotropic analytical S- and L-formulae found earlier for nuclear fusion product distributions are computationally demanding. In this paper improved anisotropic S- and L-algorithms are introduced. The new simplified formulae retain the generality and reduce the calculation time without changing the results. Their application for the calculation of energetic and angular distributions of products of both neutron and proton branches of the deuterium–deuterium nuclear fusion reaction in the neutral beam heated plasma of the Globus-M2 spherical tokamak is described. Notwithstanding the low neutral beam energy, the obtained fusion product spectra are strongly anisotropic and may be observed experimentally.
本論文は、コンパクトなトカマクにおける核融合生成物の異方性スペクトルの計算に焦点を当てている。これらのスペクトルの知識は、中性子放射およびプラズマからのその他の高速粒子フラックスによる第一壁負荷の評価、プラズマ加熱プロファイルの計算、ならびに現在のトカマクおよびその他の制御核融合装置で得られた実験データの正確な解析に不可欠である。核融合生成物の分布に関する従来の異方性解析S式およびL式は、計算負荷が高い。本論文では、改良された異方性SアルゴリズムおよびLアルゴリズムを紹介する。新しい簡略化された式は、一般性を維持しつつ、結果を変えることなく計算時間を短縮する。その応用として、Globex-M2球形トカマクの中性粒子加熱プラズマにおける重水素-重水素核融合反応の陽子および中性子の両分岐のエネルギー分布および角度分布の計算について述べる。中性粒子ビームのエネルギーが低いにもかかわらず、得られた核融合生成物スペクトルは強い異方性を示し、実験的に観測可能である。