This paper reports recent progress in the field of γ-ray diagnosis of fast ions in the JET tokamak. The γ-rays, born in nuclear reactions between fast ions and main plasma impurities and/or plasma fuel ions, are analysed with a new modelling tool (the GAMMOD code) that has been developed for a quantitative analysis of the measured γ-ray energy spectra. The analysis of the γ-ray energy spectra identifies the different fast ions giving rise to the γ-ray emission and assesses the effective tail temperatures and relative concentrations of these fast ions. This assessment is possible, since the excitation functions for the different nuclear reactions are well established and exhibit a threshold or/and a resonant nature. The capabilities of the γ-ray spectral analysis are illustrated with the examples from the recent γ-ray diagnostic measurements of 4He, 3He, deuterium and hydrogen ions accelerated by ion-cyclotron resonance frequency heating in JET. Simultaneous measurements of several fast ion species, including highly energetic α-particles, are demonstrated. In addition to the γ-spectroscopy, tomographic reconstructions of the radial profile of the γ-ray emission are performed using the JET neutron profile monitor, thus providing direct measurements of the radial profiles of fast ions in JET.
本論文は、JETトカマクにおける高速イオンのγ線診断の分野における最近の進展を報告するものである。高速イオンと主プラズマ不純物および/またはプラズマ燃料イオンとの間の核反応で生まれるγ線は、測定されたγ線エネルギースペクトルの定量解析のために開発された新しいモデリングツール（GAMMODコード）を用いて解析される。γ線エネルギースペクトルの解析は、γ線放出を引き起こす異なる高速イオンを同定し、これらの高速イオンの有効テール温度と相対濃度を評価する。この評価が可能であるのは、異なる核反応の励起関数が確立されており、閾値または/および共鳴的性質を示すからである。γ線スペクトル解析の能力は、JETにおいてイオンサイクロトロン共鳴周波数加熱によって加速された4He、3He、重水素、水素イオンの最近のγ線診断測定の例を用いて説明される。高エネルギーα粒子を含む複数の高速イオン種の同時測定が実証されている。γ線分光に加えて、JET中性子プロファイルモニターを用いてγ線放出の動径プロファイルのトモグラフィー再構成が行われ、これによりJETにおける高速イオンの動径プロファイルの直接測定が提供される。