This work presents the use of a collisional-radiative model to infer plasma parameters from 2D emissivities of several deuterium Balmer lines. The emissivities were obtained by MANTIS, an absolutely calibrated, ten-camera imaging polychromator with spatial resolution, up to 800 Hz frame rate, viewing the lower divertor tangentially. Our analysis of those image frames generates 2D maps of plasma parameters such as electron density, temperature, neutral atomic density and the reaction rates for ionisation, recombination and charge exchange as a function of time. The analysis is compared and validated against a SOLPS-ITER simulation accounting for drifts. The results are compared against the simulation in 2D, radial and poloidal profiles to probe the numerous effects of particle transport in the scrape-off layer, in particular in the approach to detached divertor leg conditions. The inferred inner divertor leg radial profiles of the electron density and temperature were consistent with the SOLPS-ITER predictions. A significant transport of particles to the private flux region is found experimentally, that is not captured in the simulation. The simulation diverges from the experiment at the outer divertor target, where the plasma emission appears to be consistent with the emission driven by plasma–molecule interactions. Our analysis also shows prospects for aiding the power exhaust control efforts by potentially providing an optical tracking of the particle balance in the divertor.
本研究では、衝突放射モデルを用いて、複数の重水素バルマー線の2次元発光強度からプラズマパラメータを推定する手法を提示する。発光強度は、絶対較正された、10台のカメラを備えた空間分解能を有し、最大800 Hzのフレームレートで下部ダイバータを接線方向から観測するイメージングポリクロメータであるMANTISによって取得された。これらの画像フレームの解析により、電子密度、温度、中性原子密度、ならびに電離、再結合、電荷交換の反応率の2次元マップが時間の関数として生成される。この解析は、ドリフトを考慮したSOLPS-ITERシミュレーションと比較され、検証される。結果は、スクレイプオフ層における粒子輸送の多様な効果、特に非接触ダイバータ脚部条件への接近時における効果を調べるために、2次元、動径方向、ポロイダル方向のプロファイルでシミュレーションと比較される。推定された内側ダイバータ脚部の電子密度および温度の動径方向プロファイルは、SOLPS-ITERの予測と一致した。実験的には、シミュレーションでは捕捉されない、プライベートフラックス領域への有意な粒子輸送が見出された。シミュレーションは外側ダイバータターゲットにおいて実験から乖離しており、そこでのプラズマ発光はプラズマ–分子相互作用によって駆動される発光と一致しているように見える。また、我々の解析は、ダイバータにおける粒子バランスの光学的追跡を潜在的に提供することにより、電力排気制御の取り組みを支援する見通しも示している。