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Suprathermal deuterium ions produced by nuclear elastic scattering of ICRH driven He3 ions in JET plasmas

F S Zaitsev, A Gondhalekar, T J Johnson, S E Sharapov, D S Testa, I I Kurbet, JET EFDA contributors2007年Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

Measurements of the suprathermal tail of the energy distribution function of deuterium ions, in plasmas containing MeV energy ICRH driven minority He3 ions and majority deuterium ions, revealed that the suprathermal tail ion density exceeded by nearly an order of magnitude that expected due to nuclear elastic scattering (NES) of He3 projectile ions on deuterium target ions. The experiments were performed on the Joint European Torus (JET), measurements of the line-of-sight integrated energy distribution functions of He3 and suprathermal deuterium ions were made using a high energy neutral particle analyzer. The NES or 'knock-on' deuterium ion energy distribution function was simulated using the FPP-3D Fokker–Plank code (Zaitsev et al2002 Nucl. Fusion42 1340) which solves the 3D trajectory averaged kinetic equations in JET tokamak geometry while taking into account NES of He3 ions on the deuterium ions. The required input energy distribution function of ICRH driven He3 ions was simulated using the SELFO code (Hedin et al2002 Nucl. Fusion42 527). The comparison between measurement and simulation in the He3 ICRH experiments is contrasted with an analogous previous comparison between measurements and simulation of JET plasmas in which 3.5 MeV DT fusion alpha-particles were the projectile ions, where measurement and simulation roughly agreed. Possible explanations for the observed excess knock-on deuterium tail in the experiments with He3 minority ICRH are discussed. The importance of D + He3 fusion products as additional drivers of suprathermal fuel ions is underlined.

日本語訳

重水素イオンのエネルギー分布関数の超熱的テールの測定は、MeVエネルギーのICRH駆動による少数ヘリウム3イオンと多数重水素イオンを含むプラズマ中で行われ、超熱的テールイオン密度が、ヘリウム3入射イオンと重水素標的イオンとの間の核弾性散乱(NES)によって予想される値よりもほぼ一桁大きいことが明らかになった。実験は合同欧州トーラス(JET)で実施され、ヘリウム3および超熱的重水素イオンの視線積分エネルギー分布関数の測定は、高エネルギー中性粒子分析器を用いて行われた。NES、すなわち「ノックオン」重水素イオンのエネルギー分布関数は、FPP-3Dフォッカー・プランクコード(Zaitsevら、2002年、Nucl. Fusion 42 1340)を用いてシミュレーションされた。このコードは、JETトーラス幾何学形状において、重水素イオンに対するヘリウム3イオンのNESを考慮しつつ、3次元軌道平均化運動論方程式を解くものである。ICRH駆動によるヘリウム3イオンの必要な入力エネルギー分布関数は、SELFOコード(Hedinら、2002年、Nucl. Fusion 42 527)を用いてシミュレーションされた。ヘリウム3 ICRH実験における測定とシミュレーションの比較は、3.5 MeVのDT核融合アルファ粒子が入射イオンであったJETプラズマの以前の測定とシミュレーションの比較と対比される。そこでは測定とシミュレーションはおおむね一致していた。ヘリウム3少数ICRHを用いた実験において観測された過剰なノックオン重水素テールの考えられる説明が議論される。D + He3核融合生成物が超熱的燃料イオンの追加の駆動源として重要であることが強調される。

装置

jet高精度(タイトル一致)

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JETIon cyclotron heatingDeuterium
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