The fusion fuel ion ratio, , is an important plasma parameter that needs to be tuned to maximize the power of a tokamak type fusion reactor. It is recognized as a parameter required for optimizing several ITER operating scenarios, and will likely be continuously monitored in future high-performance fusion devices such as DEMO. Tritium was recently introduced in the Joint European Torus (JET) plasma for the first time since the 1997 DTE1 and 2003 TTE campaigns, enabling the possibility to investigate fuel ion ratios. We present a method for measuring using neutron time-of-flight (TOF) spectrometry. By fitting the measured neutron spectral features, the relative reaction rate intensities between different ion species can be inferred, from which the fuel ion ratio can be extracted for a corresponding modeled reactivity. Unlike previous measurements of using neutron spectrometry, we utilize the neutron energy continuum produced in the three-body TT reaction to determine the fuel ion ratio for plasmas with large concentrations of tritium. Furthermore, the use of neutron TOF spectrometry has never previously been demonstrated for evaluating . The method is applied to TOF spectra acquired with TOFOR (JET name KM11) and shown to be consistent with the optical JET diagnostic KT5P which uses optical spectroscopy of a modified Penning gauge plasma to measure tritium and deuterium concentrations in the divertor exhaust gas.
核融合燃料イオン比は、トカマク型核融合炉の出力を最大化するために調整する必要がある重要なプラズマパラメータである。これは、いくつかのITER運転シナリオの最適化に必要なパラメータとして認識されており、DEMOのような将来の高性能核融合装置においても継続的に監視される可能性が高い。トリチウムは、1997年のDTE1および2003年のTTEキャンペーン以来、初めてJET（共同欧州トーラス）プラズマに導入され、燃料イオン比を調査する可能性を可能にした。我々は、中性子飛行時間（TOF）分光法を用いた燃料イオン比の測定方法を提示する。測定された中性子スペクトル特徴をフィッティングすることにより、異なるイオン種間の相対反応率強度を推定でき、そこから対応するモデル化された反応率に対する燃料イオン比を抽出することができる。トリチウム濃度が高いプラズマにおける燃料イオン比を決定するために、我々は従来の中性子分光法による測定とは異なり、三体TT反応で生成される連続中性子スペクトルを利用する。さらに、中性子TOF分光法を用いた燃料イオン比の評価はこれまでに実証されたことがない。本手法は、TOFOR（JETにおける名称）で取得されたTOFスペクトルに適用され、ダイバータ排気ガス中のトリチウムおよび重水素濃度を測定する光学診断法であるJETのKT5分光システムを用いた結果と一致することが示された。