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Detection of neutral beam deuterons acceleration by 2nd harmonic radio frequency heating in ASDEX Upgrade via neutron spectrometry

G. Tardini, R. Bilato, R. Fischer, M. Weiland, the ASDEX Upgrade Team2019年被引用 9Nuclear FusionIF 3出版社

Second harmonic absorption of radio frequency in the ion cyclotron range of frequency (ICRF) by fast D is expected in the case of H minority heating at the fundamental cyclotron frequency, provided the ion Larmor radius is of the order of the RF-wavelength, as it is for neutral beam injection (NBI)-D ions. In tokamaks a strong increase of neutron production is observed when such an ICRF heating is applied on top of NBI, often referred to as 'synergy effect'.On ASDEX Upgrade a scintillator-based compact neutron spectrometer (CNS) is available outside the torus hall, with perpendicular view through the plasma equatorial plane, measuring pulse height spectra (PHS), which allow to infer the ion distribution functions, in particular the suprathermal tail.The measured PHS exhibit clear energetic tails when ICRF is applied in the presence of NBI, proving there's an overproportional tail in the fast-ion distribution at the high energy end. The PHS in the CNS line-of-sight are modelled coupling kinetic solvers with wave codes. Unfolding the PHS into neutron emission spectra allows to quantify the maximum fast ion energy with significant occurrence, showing a non-negligible population around 500 keV, significantly higher than the NBI energy. A sensitivity study assesses the maximum fast ion energy compatible with the measured PHS, confirming the presence of 500 keV D ions.

日本語訳

第2高調波吸収は、イオンサイクロトロン周波数帯(ICRF)における高速Dの吸収が、基本サイクロトロン周波数でのHマイノリティ加熱の場合に期待されるとき、イオンラーモア半径がRF波長のオーダーである場合に生じる。これは、中性粒子ビーム入射(NBI)によるDイオンの場合と同様である。トカマクにおいて、ICRF加熱をNBIに重畳して適用すると、中性子生成の大幅な増加が観測され、これはしばしば「シナジー効果」と呼ばれる。ASDEX Upgradeでは、シンチレータベースのコンパクト中性子分光器(CNS)がトーラスホール外に設置され、プラズマ赤道面を通る垂直視線を有し、パルス波高スペクトル(PHS)を測定する。これにより、イオン分布関数、特に超熱的テールを推定することができる。測定されたPHSは、NBI存在下でICRFを適用した際に明確な高エネルギーテールを示し、高速イオン分布の高エネルギー端における過剰なテールの存在を証明している。CNS視線方向のPHSは、運動論的ソルバーと波動コードを結合してモデル化される。PHSを中性子放出スペクトルにアンフォールディングすることで、有意な発生頻度を持つ最大イオンエネルギーを定量化でき、約500 keVの無視できない集団の存在が示される。これはNBIエネルギーよりも有意に高い。感度解析により、測定されたPHSと整合する最大イオンエネルギーを評価し、500 keVのDイオンの存在を確認している。

装置

asdex-upgrade高精度(タイトル一致)

wiki

ASDEXASDEX UpgradeNeutral beam
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