Phase-space time-resolved measurements of fast-ion losses induced by edge localized modes (ELMs) and ELM mitigation coils have been obtained in the ASDEX Upgrade tokamak by means of multiple fast-ion loss detectors (FILDs). Filament-like bursts of fast-ion losses are measured during ELMs by several FILDs at different toroidal and poloidal positions. Externally applied magnetic perturbations (MPs) have little effect on plasma profiles, including fast-ions, in high collisionality plasmas with mitigated ELMs. A strong impact on plasma density, rotation and fast-ions is observed, however, in low density/collisionality and q95 plasmas with externally applied MPs. During the mitigation/suppression of type-I ELMs by externally applied MPs, the large fast-ion bursts observed during ELMs are replaced by a steady loss of fast-ions with a broad-band frequency and an amplitude of up to an order of magnitude higher than the neutral beam injection (NBI) prompt loss signal without MPs. Multiple FILD measurements at different positions, indicate that the fast-ion losses due to static 3D fields are localized on certain parts of the first wall rather than being toroidally/poloidally homogeneously distributed. Measured fast-ion losses show a broad energy and pitch-angle range and are typically on banana orbits that explore the entire pedestal/scrape-off-layer (SOL). Infra-red measurements are used to estimate the heat load associated with the MP-induced fast-ion losses. The heat load on the FILD detector head and surrounding wall can be up to six times higher with MPs than without 3D fields. When 3D fields are applied and density pump-out is observed, an enhancement of the fast-ion content in the plasma is typically measured by fast-ion D-alpha (FIDA) spectroscopy. The lower density during the MP phase also leads to a deeper beam deposition with an inward radial displacement of ≈2 cm in the maximum of the beam emission. Orbit simulations are used to test different models for 3D field equilibrium reconstruction including vacuum representation, the free boundary NEMEC code and the two-fluid M3D-C1 code which account for the plasma response. Guiding center simulations predict the maximum level of losses, ≈2.6%, with NEMEC 3D equilibrium. Full orbit simulations overestimate the level of losses in 3D vacuum fields with ≈15% of lost NBI ions.
位相空間時間分解測定による、エッジ局在モード(ELM)およびELM緩和コイルによって誘起される高速イオン損失の測定が、ASDEX Upgradeトカマクにおいて複数の高速イオン損失検出器(FILD)を用いて得られた。ELM中のフィラメント状の高速イオン損失バーストが、異なるトロイダルおよびポロイダル位置にある複数のFILDによって測定された。外部印加磁気摂動(MP)は、ELMが緩和された高衝突度プラズマにおいて、高速イオンを含むプラズマプロファイルにほとんど影響を与えない。しかし、低密度・低衝突度かつq95のプラズマに外部MPを印加した場合、プラズマ密度、回転、および高速イオンに強い影響が観測される。外部MPによるtype-I ELMの緩和・抑制中、ELM中に観測される大きな高速イオンバーストは、広帯域周波数を持ち、MPなしの中性粒子ビーム入射(NBI)プロンプト損失信号よりも最大で一桁大きい振幅を持つ定常的な高速イオン損失に置き換えられる。異なる位置での複数のFILD測定は、静的3D場による高速イオン損失が、トロイダル・ポロイダル方向に一様に分布するのではなく、第一壁の特定の部分に局在することを示している。測定された高速イオン損失は、広いエネルギーおよびピッチ角範囲を示し、典型的にはペデスタル全体およびスクレイプオフ層(SOL)を探索するバナナ軌道上にある。赤外線測定は、MP誘起高速イオン損失に関連する熱負荷を推定するために用いられる。FILD検出器ヘッドおよび周辺壁への熱負荷は、MPなしの場合と比較して、MPありの場合には最大6倍になることがある。3D場が印加され密度ポンプアウトが観測される場合、プラズマ中の高速イオン含有量の増加が、典型的には高速イオンD-alpha(FIDA)分光法によって測定される。MP位相中の低密度は、ビーム堆積のより深い位置への移動を引き起こし、ビーム発光の最大値において約2cmの内側への半径方向変位をもたらす。軌道シミュレーションは、3D場平衡再構成のための異なるモデル、すなわち真空表現、自由境界NEMECコード、およびプラズマ応答を考慮した二流体M3D-C1コードをテストするために用いられる。ガイドセンターシミュレーションは、NEMEC 3D平衡を用いた場合の損失最大レベルを約2.6%と予測する。完全軌道シミュレーションは、3D真空場における損失レベルを過大評価し、損失NBIイオンの約15%となる。