We report on synthetic helium beam emission spectroscopy (BES) in fusion edge plasmas, as enabled by the 3D kinetic (neutral particle) transport code EIRENE. We also review and upgrade the underlying atomic helium data base, resorting to the most recent version of the Goto–Fujimoto collisional-radiative code and a recommended and publicly exposed reference cross section data set from an internationally coordinated (IAEA) evaluation activity. On the example of the Wendelstein 7-X (W7-X) stellarator, we use both the upgraded transport code and data base to simulate the penetration of and radiation from thermal helium used for BES in the island divertor region. This allows to evaluate the applicability of the diagnostic in different plasma backgrounds, simulated with the 3D edge plasma Monte Carlo code EMC3-EIRENE, and with different levels of refinement of underlying atomic data. The sensitivity of the diagnostic to the atomic data set—which is crucial for a quantitative determination of electron density and temperature profiles—is investigated and discussed, as well as the effects of p-He beam widening and correlated line-of-sight integration.
我々は、3次元運動論（中性粒子）輸送コードEIRENEによって可能となった、核融合周辺プラズマにおける合成ヘリウムビーム発光分光（BES）について報告する。また、衝突放射コードの最新版であるGoto–Fujimotoコードと、国際的に調整された（IAEA）評価活動による推奨・公開された断面積データセットを用いて、基礎となるヘリウム原子データを改良し、レビューする。Wendelstein 7-X（W7-X）ステラレーターを例として、改良された輸送コードとデータセットの両方を用いて、アイランドダイバータ領域におけるBES用熱ヘリウムの侵入と放射をシミュレーションする。これにより、3次元周辺プラズマモンテカルロコードEMC3-EIRENEでシミュレーションされた異なるプラズマ背景場、および異なるレベルの原子データ精細度における、本診断法の適用可能性を評価する。電子密度・電子温度の定量的決定に不可欠な原子データセットに対する本診断法の感度、ならびにビームの広がりと相関する視線積分の影響について調査し、考察する。