Neutral particles of hydrogen isotopes, released locally and impulsively into the plasma of fusion devices, can significantly affect local plasma properties. A model, allowing to describe self-consistently the spreading of neutrals from the source and their effect on the local and global plasma conditions is developed. It is based on the separation on each flux surface of two zones, the 'cold' cloud, comprising neutral molecules injected and atoms generated in collisions of molecules with electrons and ions, and the 'hot' environment affected by flows along the magnetic field of newly produced charged particles outward and heat conduction toward the cloud. Computations are done for the conditions of laser induced desorption spectroscopy applied in Ohmically heated plasmas in the TEXTOR tokamak and foreseen for the ITER fusion reactor. In both cases the local plasma state is strongly changed by the desorption pulse, and this effect is increasing with the growing isotope mass. As a result the total number of photons emitted is reduced noticeably, up to 4 times in the case of tritium injection in ITER, and the necessity to take into account the plasma response by interpreting measurements is demonstrated.
核融合プラズマ装置内へ局所的かつ衝撃的に放出された水素同位体の中性粒子は、局所的なプラズマ特性に大きな影響を及ぼし得る。放出源からの中性粒子の拡散と、それらが局所的および全体的なプラズマ条件に与える影響を自己無撞着に記述することを可能にするモデルを開発した。このモデルは、各磁気面上で2つの領域、すなわち、注入された分子と、分子と電子およびイオンとの衝突によって生成された原子から構成される「低温」領域と、新たに生成された荷電粒子の磁場に沿った外向きの流れと、雲への熱伝導によって影響を受ける「高温」周辺領域とに分離することに基づいている。計算は、TEXTORトカマクのオーミック加熱プラズマに適用されたレーザー誘起脱離分光法の条件と、ITER核融合炉で想定される条件に対して行われた。どちらの場合も、局所的なプラズマ状態は脱離パルスによって強く変化し、この効果は同位体質量の増加とともに大きくなる。その結果、放出される光子の総数は、ITERへのトリチウム注入の場合には最大4倍まで顕著に減少し、測定結果を解釈する際にプラズマ応答を考慮に入れる必要性が実証された。