A newly-developed Imaging Neutral Particle Analyzer (INPA) in the DIII-D tokamak interrogates phase space occupied by fast ions on multiple different orbit topologies, including passing, stagnation, trapped and potato orbits. Depending on plasma parameters and beam injection geometries, this new INPA system is capable of visualizing distributions of fast ions on the selected orbit topology and its associated orbit topological boundaries. More importantly, the system is able to directly visualize the effective pitch angle scattering νeff in phase space by measuring fast ions that are scattered across the trapped-passing orbit topological boundaries and from counter-passing orbits to co-passing orbits. It also enables visualization of fast ion confined-loss boundaries and resolves the change of the boundary in phase space, as plasma equilibrium evolves. The key goal of this new INPA system is to directly measure νeff across phase space induced by drift waves and its interaction with Alfvén eigenmodes, i.e. a key issue towards a future fusion power plant.
新しく開発されたDIII-Dトカマクにおけるイメージング中性粒子分析器(INPA)は、通過軌道、停滞軌道、捕捉軌道、ポテト軌道を含む、複数の異なる軌道トポロジー上で高速イオンが占める位相空間を調べる。プラズマパラメータとビーム入射形状に応じて、この新しいINPAシステムは、選択された軌道トポロジーおよびそれに関連する軌道トポロジー境界上での高速イオンの分布を可視化することができる。さらに入力重要なことに、このシステムは、捕捉-通過軌道トポロジー境界を横切って散乱され、またcounter-passing軌道からco-passing軌道へ散乱された高速イオンを測定することにより、位相空間における有効ピッチ角散乱νeffを直接可視化することができる。また、高速イオンの閉じ込め-損失境界の可視化を可能にし、プラズマ平衡が進化するにつれて、位相空間における境界の変化を明らかにする。この新しいINPAシステムの主な目標は、ドリフト波と、それらとアルフヴェン固有モードとの相互作用によって引き起こされる位相空間全体でのνeffを直接測定することであり、すなわち、将来の核融合発電所に向けた重要な課題である。