A new hard x-ray and soft gamma-ray spectrometer imaging system (HXS) has been built for two-dimensional measurements of plasma emitted photons in the Experimental Advanced Superconducting Tokamak. The system uses a 2D cadmium zinc telluride detector and integrated electronics, and is as a whole shielded by a tungsten box with a pinhole and tangential to the toroidal field. Three classes of typical energy spectra have been summarized in different experimental scenarios during the past campaigns. After performing tomography calculations, the local emissivity contours have been obtained in different energy ranges, which clearly show asymmetry of the plasma crosssection. The spatial perturbation structure is similar to the magnetohydrodynamic modes with low mode numbers. In particular, the runaway island found by an infrared camera (Jaspers et al 1994 Phys. Rev. Lett.72 4093) is also measured by the HXS. There exists a reversal population in the energy spectra of both slide-away and strong neutral beam injection shots. It is consistently observed that the count rate is increased in the low-energy range before the plasma disruptions. Calculations in phase space indicate that the accelerated momentum flux can be deflected back to the low-energy region by the large pitch-angle scattering. In the post-disruption phase, the plasma current is not replaced by runaway electrons due to tearing modes or transiently bursting instabilities. This paper constructs the basics for the proper use of HXS for hard x-ray and soft gamma-ray measurements in future investigations of plasma disruptions.
新しい硬X線・軟ガンマ線分光イメージングシステム(HXS)が、実験型先進超伝導トカマクにおけるプラズマ放出光子の二次元計測のために構築された。本システムは、二次元カドミウム亜鉛テルル検出器と集積電子回路を使用し、全体として、ピンホールを備えたタングステンボックスによって遮蔽され、トロイダル磁場に対して接線方向を向いている。過去のキャンペーン期間中の異なる実験シナリオにおいて、3種類の典型的なエネルギースペクトルが要約された。トモグラフィー計算を実行した後、異なるエネルギー範囲における局所発光率の等高線が得られ、プラズマ断面の非対称性を明確に示している。空間摂動構造は、低モード数の磁気流体力学モードに類似している。特に、赤外線カメラによって発見された逃走アイランド(Jaspers et al 1994 Phys. Rev. Lett.72 4093)は、HXSによっても測定された。スライドアウェイおよび強い中性粒子ビーム入射ショットの両方のエネルギースペクトルには、逆転分布が存在する。プラズマディスラプションの前に低エネルギー領域で計数率が増加することが一貫して観測される。位相空間における計算は、加速された運動量フラックスが大きなピッチ角散乱によって低エネルギー領域へと戻るように偏向され得ることを示している。ディスラプション後の段階では、ティアリングモードまたは過渡的なバースト不安定性により、プラズマ電流は逃走電子によって置き換えられない。本論文は、将来のプラズマディスラプション研究における硬X線・軟ガンマ線計測のためのHXSの適切な使用の基礎を構築するものである。