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Dual view FIDA measurements on MAST

C A Michael, N Conway, B Crowley, O Jones, W W Heidbrink, S Pinches, E Braeken, R Akers, C Challis, M Turnyanskiy2013年Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

A fast-ion deuterium alpha (FIDA) spectrometer was installed on MAST to measure radially resolved information about the fast-ion density and its distribution in energy and pitch angle. Toroidally and vertically directed collection lenses are employed, to detect both passing and trapped particle dynamics, and reference views are installed to subtract the background. This background is found to contain a substantial amount of passive FIDA emission driven by edge neutrals, and to depend delicately on viewing geometry. Results are compared with theoretical expectations based on the codes NUBEAM (for fast-ion distributions) and FIDASIM. Calibrating via the measured beam emission peaks, the toroidal FIDA signal profile agrees with classical simulations in magnetohydrodynamic quiescent discharges where the neutron rate is also classical. Long-lived modes (LLMs) and chirping modes decrease the core FIDA signal significantly, and the profile can be matched closely to simulations using anomalous diffusive transport; a spatially uniform diffusion coefficient is sufficient for chirping modes, while a core localized diffusion is better for a LLM. Analysis of a discharge with chirping mode activity shows a dramatic drop in the core FIDA signal and rapid increase in the edge passive signal at the onset of the burst indicating a very rapid redistribution towards the edge. Vertical-viewing measurements show a discrepancy with simulations at higher Doppler shifts when the neutron rate is classical, which, combined with the fact that the toroidal signals agree, means that the difference must be occurring for pitch angles near the trapped-passing boundary, although uncertainties in the background subtraction, which are difficult to assess, may contribute to this. Further evidence of an anomalous transport mechanism for these particles is provided by the fact that an increase of beam power does not increase the higher energy vertical FIDA signals, while the toroidal signals do increase.

日本語訳

高速イオン重水素(FIDA)分光器がMASTに設置され、高速イオンの密度およびそのエネルギー・ピッチ角分布に関する動径方向に分解された情報を測定した。トロイダル方向および垂直方向に向けた集光レンズが採用され、通過粒子と捕捉粒子の両方のダイナミクスを検出するとともに、背景光を差し引くための参照視野が設置された。この背景光には、端部中性粒子によって駆動される受動FIDA発光が相当量含まれており、視野の幾何学的配置に敏感に依存することが見出された。測定結果は、NUBEAM(高速イオン分布用)およびFIDASIMに基づく理論的予測と比較された。測定されたビーム発光ピークを用いて較正すると、トロイダル方向のFIDA信号プロファイルは、中性子生成率も古典的であるMHD静穏放電における古典的シミュレーションと一致した。長寿命モード(LLM)およびチャープモードはコアのFIDA信号を有意に減少させ、そのプロファイルは異常拡散輸送を用いたシミュレーションと良好に一致させることができた。チャープモードに対しては空間的に一様な拡散係数で十分である一方、LLMに対してはコアに局在した拡散が必要であった。チャープモード活動を示す放電の解析では、バーストの開始時にコアFIDA信号の劇的な減少と端部受動信号の急速な増加が観測され、端部方向への非常に急速な再分布が示唆された。垂直方向の測定では、中性子生成率が古典的である場合に、より高いドップラーシフトにおいてシミュレーションとの不一致が見られた。このことは、トロイダル方向の信号が一致していることと併せると、その差異は捕捉‐通過境界付近のピッチ角で生じていることを意味する。ただし、評価が困難な背景光の差し引き誤差がこの不一致に寄与している可能性がある。これらの粒子の異常輸送機構に関するさらなる証拠として、ビーム出力を増加させても垂直方向の高エネルギーFIDA信号は増加しない一方、トロイダル方向の信号は増加することが示された。

装置

mast高精度(タイトル一致)

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MAST
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