This paper presents the first results from the analysis of Balmer-alpha spectra at Wendelstein 7-X which contain the broad charge exchange emission from fast-ions. The measured spectra are compared to synthetic spectra predicted by the FIDASIM code, which has been supplied with the 3D magnetic fields from VMEC, 5D fast-ion distribution functions from ASCOT, and a realistic Neutral Beam Injection geometry including beam particle blocking elements. Detailed modeling of the beam emission shows excellent agreement between measured beam emission spectra and predictions. In contrast, modeling of beam halo radiation and Fast-Ion H-Alpha signals (FIDA) is more challenging due to strong passive contributions. While about 50% of the halo radiation can be attributed to passive signals from edge neutrals, the FIDA emission—in particular for an edge-localized line of sights—is dominated by passive emission. This is in part explained by high neutral densities in the plasma edge and in part by edge-born fast-ion populations as demonstrated by detailed modeling of the edge fast-ion distribution.
本論文は、高速イオンからの広い荷電交換放射を含むWendelstein 7-Xにおけるバルマーアルファスペクトルの解析から得られた最初の結果を提示する。測定されたスペクトルは、VMECからの3次元磁場、ASCOTからの5次元高速イオン分布関数、およびビーム粒子遮蔽要素を含む現実的な中性粒子ビーム入射形状を入力として与えられたFIDASIMコードによって予測された合成スペクトルと比較される。ビーム放射の詳細なモデリングにより、測定されたビーム放射スペクトルと予測との間に優れた一致が示される。対照的に、ビームハロー放射と高速イオンHアルファ信号（FIDA）のモデリングは、強い受動的寄与のために、より困難である。ハロー放射の約50%は端部中性粒子からの受動的信号に帰属できるが、FIDA放射は、特に端部に局在した視線では、受動的放射によって支配される。これは、部分的にはプラズマ端部における高い中性粒子密度によって、また部分的には端部で生成された高速イオン集団によって説明され、端部高速イオン分布の詳細なモデリングによって実証される。