In magnetic fusion experiments, the cross sections for the D-T and D-3He fusion reactions are increased by as much as 50% if the fuel remains spin polarized parallel to the magnetic field. The goal of this study is to assess the feasibility of lifetime measurements of spin polarization, in magnetic fusion relevant conditions, on the DIII-D tokamak using relative changes in charged fusion product (CFP) loss measurements that depend upon the differential fusion cross section dσ/dΩ. Relative measurements that capture changes in the escaping CFP pitch, poloidal, and energy distributions are studied in two realistic TRANSP calculated plasma scenarios: (a) vector-polarized 3He and D pellets are injected into a hot hydrogen plasma to produce thermonuclear reactions, and (b) a tensor-polarized deuterium pellet is injected into an L-mode hydrogen background plasma that includes unpolarized 3He neutral beam injection. Ideal CFP signals in both scenarios show substantial pitch sensitivity to polarization for 14.7 MeV proton detection at a poloidal angle of (on the outer wall in the ion direction), and strong sensitivity to polarization for 3.6 MeV alpha flux detection by an array of poloidal detectors. Energy-resolved measurements of 14.7 MeV protons are also sensitive to the degree of polarization for the port in the beam-plasma scenario. A realistic assessment of CFP signals in the thermonuclear scenario show count rates in the range of cps for pitch-resolved proton detection and cps for alpha flux measurements. Reduced chi-squared calculations show polarization lifetime measurements are feasible for either proton or alpha detection of both enhanced or suppressed polarization for the thermonuclear scenario. Measurements of gamma rays produced in the weak branch complement the CFP measurements.
磁気核融合実験において、D-TおよびD-3He核融合反応の断面積は、燃料が磁場に平行にスピン偏極したままである場合、最大50%増大する。この研究の目的は、磁気核融合に関連する条件下で、DIII-Dトカマクにおいて、微分核融合断面積 dσ/dΩ に依存する荷電核融合生成物(CFP)損失測定の相対変化を用いて、スピン偏極の寿命測定の実現可能性を評価することである。逃散するCFPのピッチ、ポロイダル、およびエネルギー分布の変化を捉える相対測定が、2つの現実的なTRANSP計算プラズマシナリオで研究される: (a) ベクトル偏極した3HeおよびDペレットが高温水素プラズマに注入され、熱核反応を生成する、(b) テンソル偏極した重水素ペレットが、非偏極3He中性ビーム入射を含むLモード水素背景プラズマに注入される。両シナリオにおける理想的なCFP信号は、ポロイダル角度 (外壁のイオン 方向) での14.7 MeV陽子検出に対する偏極への実質的なピッチ感度と、ポロイダル検出器アレイによる3.6 MeVアルファフラックス検出に対する強い偏極感度を示す。14.7 MeV陽子のエネルギー分解測定も、ビームプラズマシナリオにおける ポートの偏極度に敏感である。熱核シナリオにおけるCFP信号の現実的な評価は、ピッチ分解陽子検出について cps、アルファフラックス測定について cpsの範囲の計数率を示す。減少カイ二乗 計算は、熱核シナリオにおいて、増強または抑制された偏極の陽子またはアルファ検出のいずれについても、偏極寿命測定が実現可能であることを示す。弱い 分岐で生成されるガンマ線の測定は、CFP測定を補完する。