Gamma-ray images of fast D- and 4He-ions accelerated with third-harmonic ion-cyclotron-resonance heating of 4He-beam were simultaneously recorded for the first time in JET tokamak experiments dedicated to the investigation of burning plasmas with 3.5 MeV fusion alpha (α) particles. Gamma (γ) rays, born as a result of nuclear reactions, 9Be(4He, nγ)12C and 12C(D, pγ)13C, between the fast ions and the main plasma impurities, are measured using a two-dimensional multicollimator spectrometer array, which distinguishes the γ-rays from accelerated D- and 4He-ions. Tomographic reconstruction of the γ-ray emission profiles gives images of the fast-ion population in the poloidal cross-section. The potential of this technique to visualize several energetic ion species and to determine their behaviour in different plasma scenarios is demonstrated.
ガンマ線画像は、高速Dイオンおよび4Heイオンを第三高調波イオンサイクロトロン共鳴加熱で加速したJETトカマク実験において、初めて同時に記録された。この実験は、3.5 MeV核融合アルファ粒子を用いた燃焼プラズマの研究に特化したものである。ガンマ線は、高速イオンと主なプラズマ不純物との核反応、すなわち9Be(4He,nγ)12Cおよび12C(D,pγ)13C反応から生じる。これらのガンマ線は、二次元マルチコリメータ分光器を用いて測定され、これにより加速されたDイオンおよび4Heイオンからのガンマ線を区別することができる。ガンマ線放出プロファイルのトモグラフィー再構成により、ポロイダル断面における高速イオン集団の画像が得られる。この手法が、複数の高エネルギーイオン種を可視化し、異なるプラズマシナリオにおけるそれらの挙動を決定する可能性が実証された。