Time-resolved high-resolution soft x-ray spectra from gas-puff injected Ar impurity ions have been investigated for neutral beam heated and ohmically heated discharges in the TEXTOR tokamak. The experimental spectra show systematic deviations from corona model calculations for the line intensities of the forbidden He-like lines x, y, z and the Li- and Be-like dielectronic satellite spectra: theoretical corona model calculations predict intensities significantly too low. High-intensity Li-like inner-shell excited satellites correlate with the neutral beam injection. The discrepancies could also be observed in the stationary phase of an inductively heated discharge. In the heating phase the discrepancies are even larger. We propose charge-exchange processes between the neutral atoms and the impurity ions as an explanation of the experimental findings. Good agreement with the experimental observations can then be obtained without the need for invoking large (anomalous) diffusion coefficients. A self-consistent coupling of the population kinetics of the neutrals and the impurity ions, also taking into account charge-exchange processes from excited states of hydrogen/deuterium permit the determination of the neutral fraction and of the electron lifetime on the sole basis of impurity spectra analysis. Independent Monte Carlo simulations of neutral gas transport also provides the ionization degree in the centre and the electron lifetime. These calculations are also in good agreement with the spectroscopic results.
時間分解高分解能軟X線スペクトルを、TEXTORトカマクにおける中性粒子ビーム加熱およびオーミック加熱放電中のガスパフ注入されたAr不純物イオンについて調査した。実験スペクトルは、禁制線であるHe様イオンのx、y、z線およびLi様・Be様イオンの誘電再結合衛星線の線強度について、コロナモデル計算からの系統的なずれを示している。すなわち、理論的なコロナモデル計算では強度が有意に低すぎると予測される。高強度のLi様イオン内殻励起衛星線は、中性粒子ビーム注入と相関している。このずれは、誘導加熱放電の定常位相においても観測された。加熱位相では、このずれはさらに大きくなる。我々は、この実験的観測結果の説明として、中性原子と不純物イオンとの間の電荷交換過程を提案する。この場合、大きな（異常な）拡散係数を仮定することなく、実験的観測結果との良好な一致が得られる。中性粒子と不純物イオンのポピュレーション動力学を自己無撞着に結合し、水素・重水素の励起状態からの電荷交換過程も考慮することで、不純物スペクトル解析のみに基づいて中性粒子割合と電子寿命の決定が可能となる。独立したモンテカルロ中性粒子輸送シミュレーションも、プラズマ中心部における電離度と電子寿命を提供する。これらの計算結果も、分光学的結果と良好な一致を示す。