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Interpretation of divertor ion temperature measurements from an attached towards a detached regime

L. Martinelli, D. Mikitchuk, B.P. Duval, P. Blanchard, M. Carpita, C. Colandrea, O. Février, S. Gorno, B. Linehan, A. Perek2025年5月Nuclear FusionIF 3出版社

We present simultaneous profiles of the poloidal distribution of electron temperature and density (Te, ne), the poloidal emissivity distributions of a range of spectral lines together with the corresponding ion temperatures, Ti, in the TCV divertor plasma. These measurements were performed over divertor plasma conditions evolving from strongly attached towards a detached regime. The poloidal ne and Te distributions were measured by Divertor Thomson Scattering (DTS) diagnostic and by exploiting TCV's flexibility to align divertor magnetic configurations to the DTS diagnostic laser path. Ti are inferred from Doppler broadening of C II, C III, and He II ions transitions measured by the high-resolution Divertor Spectroscopy System (DSS). The measured Ti represents an emissivity-weighted ion temperature along the DSS lines of sight. To study the electron/ion thermalisation, we compare Ti of each ion with a corresponding emission-weighted electron temperature, . We find that Ti of C+ is lower than its corresponding for all plasma parameters except for near-detachment conditions in the vicinity of the target. Conversely, Ti of C2+ and He+ are approximately equal to their corresponding , except near the target in attached conditions. To explain these observations, we present a simple model of Ti evolution that includes the thermalisation between plasma species, and the ionisation state evolution with a source of low temperature neutrals. In the framework of this model we also show that Ti of C2+ and He+ closely follow Ti of ionized deuterium D+ in all our plasma parameters and therefore may be used as an indirect measurement of . The results here clearly show the need for a collisional-radiative model that includes local neutral density of deuterium and impurities, to understand Ti of various ion species, and their emission intensities in the divertor plasma.

日本語訳

我々は、TCVダイバータプラズマにおける、電子温度および電子密度(Te, ne)のポロイダル分布、一連のスペクトル線のポロイダル発光率分布、および対応するイオン温度Tiの同時プロファイルを提示する。これらの測定は、強くアタッチした状態からデタッチ状態へと遷移するダイバータプラズマ条件にわたって実施された。ポロイダル方向のneおよびTe分布は、ダイバータ・トムソン散乱(DTS)診断装置と、DTS診断レーザー経路にダイバータ磁場配位を合わせるTCVの柔軟性を利用して測定された。Tiは、高分解能ダイバータ分光システム(DSS)によって測定されたC II、C III、およびHe IIイオン遷移のドップラー広がりから推定された。測定されたTiは、DSSの視線に沿った発光率重み付きイオン温度を表す。電子/イオンの熱化を調べるため、各イオンのTiを対応する発光率重み付き電子温度と比較する。C+のTiは、ターゲット近傍のデタッチに近い条件を除くすべてのプラズマパラメータにおいて、対応する発光率重み付き電子温度よりも低いことが分かった。逆に、C2+およびHe+のTiは、アタッチ条件でのターゲット近傍を除き、対応する発光率重み付き電子温度にほぼ等しい。これらの観測結果を説明するために、プラズマ種間の熱化と、低温中性粒子源を伴う電離状態の進化を含むTiの時間発展の単純なモデルを提示する。このモデルの枠組みでは、C2+およびHe+のTiが、すべてのプラズマパラメータにおいて電離重水素D+のTiに密に追従し、したがってその間接測定として使用できることも示す。ここでの結果は、ダイバータプラズマ中のさまざまなイオン種のTiとその発光強度を理解するために、重水素および不純物の局所中性粒子密度を含む衝突-放射モデルの必要性を明確に示している。

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Divertor

AIによる論文要約

ディバータイオン温度測定の解釈:付着から分離に至る過程
JA本論文は、ディバータプラズマの挙動を理解し、核融合炉の設計や運転に役立てることを目的としています。プラズマ物理や核融合工学の研究者、大学院生などが対象です。#DivertorPlasma #IonTemperature #PlasmaDetachment #PlasmaCharacterization #FusionResearch
LLM向け: {'Title': '解釈of ディバータイオン温度測定:付着から分離に至る過程', 'Author(s)': '不明', 'Research Objectiv…

本論文は、TCV ディバータプラズマの電子温度・密度、さまざまなスペクトル線の放射強度分布、およびイオン温度の同時測定結果を報告します。プラズマは付着から分離に至る過程を経ており、C+イオンの温度は対応する電子温度より低いことがわかりました。一方、C2+やHe+イオンの温度は電子温度とほぼ等しくなりました。これらの観察結果を説明するためのモデルを提示しています。

Interpretation of divertor ion temperature measurements from an attached towards a detached regime
ENThis paper is of interest to fusion researchers, particularly those working on divertor physics and plasma diagnostics. It provides valuable insights that can inform the design and operation of fusion reactors.#FusionReactor #DivertorPhysics #PlasmaCharacterization
LLM向け: {'Title': 'Interpretation of divertor ion temperature measurements from an attac…

This paper investigates the relationship between electron and ion temperatures in a fusion reactor's divertor region as it transitions from an attached to a detached state. The researchers used advanced diagnostics to measure various plasma parameters, including ion temperatures, and developed a model to explain their observations. The results provide insights into the complex plasma dynamics in the divertor, which is crucial for optimizing fusion reactor performance.

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