The fuel ion densities of tritium (T) and deuterium (D) are important parameters for reactor control in fusion experiments. The fuel ion densities typically need to be determined for a wide range of experimental conditions, anywhere between pure deuterium plasmas with trace amounts of T to pure tritium plasmas with trace amounts of D. Given the significantly larger cross section for fusion reactions, compared to or , introducing small amounts of tritium to a deuterium plasma (or vice versa) quickly has a large impact on the neutron emission rates and the neutron energy spectrum. For experiments that use the neutron emission rate as a figure of merit, or for simulations, the time-resolved T and D densities often need to be considered. In this paper, we present a method for determining the densities using multiple neutron diagnostics together with simulations of supra-thermal fuel ions utilizing the plasma transport code TRANSP. The method is set up utilizing a Bayesian framework to estimate the most likely distribution of T and D densities given the available data and the modeled slowing-down ion velocity distribution, using the synthetic neutron diagnostics code DRESS to calculate the expected neutron emission for the given fuel ion distributions. The method is applied to experiments conducted at the JET tokamak, involving deuterium-dominated plasmas with tritium concentrations ranging from 0 to 10%, heated by D neutral beam injection and ion cyclotron resonance frequency heating.
核融合実験において、トリチウム(T)と重水素(D)の燃料イオン密度は、炉制御のための重要なパラメータである。燃料イオン密度は通常、微量のTを含む純重水素プラズマから微量のDを含む純トリチウムプラズマまでの幅広い実験条件に対して決定する必要がある。D-T核融合反応の断面積はD-DまたはT-Tに比べて著しく大きいため、重水素プラズマへの少量のトリチウムの導入（またはその逆）は、中性子放出率と中性子エネルギースペクトルにすぐに大きな影響を与える。中性子放出率を性能指標として用いる実験やシミュレーションでは、時間分解されたT密度とD密度を考慮する必要がしばしばある。本論文では、プラズマ輸送コードTRANSPを用いた超熱的燃料イオンのシミュレーションと複数の中性子計測を組み合わせて、これらの密度を決定する方法を提示する。この方法は、利用可能なデータとモデル化された減速イオン速度分布が与えられたときにT密度とD密度の最も可能性の高い分布を推定するためにベイズフレームワークを利用し、与えられた燃料イオン分布に対する期待中性子放出を計算するために合成中性子診断コードDRESSを用いて構築される。この方法は、JETトカマクで実施された実験に適用される。それらの実験は、D中性粒子ビーム入射とイオンサイクロトロン共鳴周波数加熱により加熱され、トリチウム濃度が0%から10%の範囲の重水素優勢プラズマに関するものである。