We have investigated plasma detachment phenomena of high-density helium plasmas in the linear plasma device Pilot-PSI, which can realize a relevant ITER SOL/Divertor plasma condition. The experiment clearly indicated plasma detachment features such as drops in the plasma pressure and particle flux along the magnetic field lines that were observed under the condition of high neutral pressure; a feature of flux drop was parameterized using the degree of detachment (DOD) index. Fundamental plasma parameters such as electron temperature (Te) and electron density in the detached recombining plasmas were measured by different methods: reciprocating electrostatic probes, Thomson scattering (TS), and optical emission spectroscopy (OES). The Te measured using single and double probes corresponded to the TS measurement. No anomalies in the single probe I–V characteristics, observed in other linear plasma devices [16, 17, 36], appeared under the present condition in the Pilot-PSI device. A possible reason for this difference is discussed by comparing the different linear devices. The OES results are also compared with the simulation results of a collisional radiative (CR) model. Further, we demonstrated more than 90% of parallel particle and heat fluxes were dissipated in a short length of 0.5 m under the high neutral pressure condition in Pilot-PSI.
我々は、ITERのSOL/ダイバータ条件を再現できる線形プラズマ装置Pilot-PSIにおける高密度ヘリウムプラズマの脱離現象を調査した。実験では、高中性粒子圧条件下で観測された磁力線に沿ったプラズマ圧力と粒子束の低下といったプラズマ脱離の特徴が明確に示され、粒子束の低下の特徴は脱離度（DOD）指標を用いてパラメータ化された。脱離した再結合プラズマ中の電子温度（Te）や電子密度といった基本プラズマパラメータは、往復静電プローブ、トムソン散乱（TS）、発光分光法（OES）という異なる手法で測定された。単一プローブおよび二重プローブを用いて測定されたTeは、TS測定の結果と一致した。他の線形プラズマ装置[16, 17, 36]で観測されたような単一プローブのI–V特性における異常は、Pilot-PSI装置の本条件下では現れなかった。この差異の考えられる理由について、異なる線形プラズマ装置を比較することで考察した。また、OESの結果は、衝突放射（CR）モデルのシミュレーション結果と比較された。さらに、Pilot-PSIにおいて高中性粒子圧条件下で、平行方向の粒子束と熱流束の90%以上が0.5 mの短い距離で消散されることを実証した。