Recent fast ion studies at JET involve ion cyclotron resonance frequency (ICRF) heating tuned to minority 3He in cold deuterium plasmas, with beryllium evaporation in the vessel prior to the session. During the experiments, the high-resolution neutron spectrometer TOFOR was used to study the energy spectrum of emitted neutrons. Neutrons of energies up to 10 MeV, not consistent with the neutron energy spectrum expected from d(d,n)3He reactions, were observed. In this paper, we interpret these neutrons as a first-time observation of a 9Be(3He,n)11C neutron spectrum in a tokamak plasma, a conclusion based on a consistent analysis of experimental data and Monte Carlo simulations. 9Be(α,n)12C and 9Be(p,n)9B reactions are also simulated for p and α fusion products from d(3He,α)p reactions; these two-step processes are seen to contribute on a level of about 10% of the single-step process in 9Be(3He,n)11C. Contributions to the total neutron yield from the 9Be(3He,n)11C reaction are found to be in the range 13±3 to 57±5%. We demonstrate how TOFOR can be used to simultaneously (i) probe the deuterium distribution, providing reliable measurements of the bulk deuterium temperature, here in the range 3.2 ± 0.4 to 6.3 ± 1.0 keV and (ii) provide an estimate of the beryllium concentration (in the range 0.48±0.17 to 6.4±1.7% of ne assuming ). The observation of 9Be related neutrons is relevant in view of the upcoming installation of a beryllium-coated ITER-like wall on JET and for ITER itself. An important implication is possible neutron-induced activation of the ITER vessel during the low-activation phase with ICRF heating tuned to minority 3He in hydrogen plasmas.
最近のJETにおける高速イオン研究では、重水素プラズマ中の少数派3Heに同調したイオンサイクロトロン周波数帯（ICRF）加熱と、実験前の容器内へのベリリウム蒸着を伴うものが行われている。実験中、高分解能中性子分光器TOFORを用いて、放出される中性子のエネルギースペクトルが研究された。d(d,n)3He反応から予想される中性子エネルギースペクトルと一致しない、最大10 MeVのエネルギーを持つ中性子が観測された。本論文では、これらの中性子を、トカマクプラズマ中での9Be(3He,n)11C反応による中性子スペクトルの初めての観測として解釈する。この結論は、実験データとモンテカルロシミュレーションの一貫した解析に基づいている。また、d(3He,α)p反応からのpおよびα生成物による9Be(α,n)12Cおよび9Be(p,n)9B反応もシミュレーションされた。これらの二段階プロセスは、9Be(3He,n)11C反応の一段階プロセスの約10%のレベルで寄与することが示された。9Be(3He,n)11C反応による全中性子収量への寄与は、13±3%から57±5%の範囲であることが判明した。TOFORを用いることで、(i) 重水素分布を調べ、バルク重水素温度（ここでは3.2±0.4 keVから6.3±1.0 keVの範囲）の信頼性の高い測定が可能であること、および(ii) ベリリウム濃度（neの0.48±0.17%から6.4±1.7%の範囲）の推定が可能であることを実証する。9Be関連中性子の観測は、JETにおけるITER類似のベリリウム被覆壁の今後の設置を踏まえると重要であり、ITER自体にとっても関連性がある。重要な含意として、水素プラズマ中の少数派3Heに同調したICRF加熱を用いた低放射化段階において、ITER容器の可能な中性子誘起放射化が挙げられる。