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Validation of TRANSP simulations of the fast deuterium beam distribution in D–3He plasmas from (D)–(DNBI)–(3He) three–ion scheme experiments at JET

Simone Lorenzo Fugazza, Marco Dalla Rosa, Enrico Panontin, Andrea Dal Molin, Jacob Eriksson, Giuseppe Gorini, Yevgen Kazakov, Vasily Kiptily, Michal Poradzinski, John Rice2026年3月Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

At JET, Deuterium–Helium-3 (D–3He) experiments using ion cyclotron resonance heating (ICRH) with the three–ion scheme were conducted, involving thermal Deuterium (D), thermal Helium-3 (3He), and a fast D beam injected via neutral beam injection (NBI) and further heated using ICRH. In these plasmas, intense neutron emission at the level of  n s−1 was observed, and a non-thermal neutron spectrum was measured with the JET time of flight neutron spectrometer. Furthermore, the spatial profile of  MeV gamma rays originating from the 3He(D,γ)5Li reaction was observed. This is a weak branch ( relative probability) of the more common 3He(D,p)α reaction and it can be used to assess the production of alpha particles in these experiments. In this work we analyse a set of data from nuclear diagnostics in D–DNBI–3He experiments at JET and compare them with synthetic diagnostics based on TRANSP simulations of the fast deuterium distribution function, using the so-called ‘kick operator’ to model power transfer from the wave to the beam fast deuterons. The neutron rate predicted by the TRANSP simulations broadly agrees with data measured with fission chambers. The shape of the neutron emission spectrum is also well understood, once finite Larmor radius effects are introduced into calculations. Data from the gamma ray camera are used to infer the alpha birth profile through tomographic reconstructions based on the TREVISO code. These were compared with corresponding calculations starting from TRANSP results and showing an overall good agreement with the experimental tomographies. The validated TRANSP results are finally used to discuss the modifications of the fast deuterium distribution function and of the alpha birth profile in a set of discharges.

日本語訳

JETにおいて、イオンサイクロトロン共鳴加熱(ICRH)を用いた三イオン方式による重水素–ヘリウム3(D–3He)実験が実施された。これには、熱的D、熱的3He、および中性粒子ビーム入射(NBI)によって注入され、ICRHによってさらに加熱された高速Dビームが関与する。これらのプラズマでは、n s−1のレベルの強い中性子放出が観測され、JETの飛行時間型中性子分光器により非熱的な中性子スペクトルが測定された。さらに、3He(D,γ)5Li反応に由来するMeVのガンマ線の空間プロファイルが観測された。これは、より一般的な3He(D,p)α反応の弱い分岐(相対確率)であり、これらの実験におけるアルファ粒子の生成を評価するために使用できる。本稿では、JETにおけるD–DNBI–3He実験の核診断データ一式を解析し、TRANSPシミュレーションに基づく合成診断と比較する。TRANSPシミュレーションでは、高速重水素分布関数を計算し、いわゆる「キックオペレータ」を用いて波動からビーム高速重水素へのパワー移動をモデル化する。TRANSPシミュレーションが予測する中性子率は、核分裂計数管で測定されたデータと概ね一致する。中性子放出スペクトルの形状も、有限ラーモア半径効果を計算に導入すればよく理解される。ガンマ線カメラからのデータは、TREVISOコードに基づくトモグラフィ再構成によりアルファ粒子生成分布を推定するために用いられる。これらはTRANSP結果から始まる対応する計算と比較され、実験トモグラフィと全体的に良い一致を示した。検証されたTRANSP結果は、最後に、一連の放電における高速重水素分布関数とアルファ粒子生成分布の変化を議論するために使用される。

装置

jet高精度(タイトル一致)

wiki

JETFusion Advanced Studies TorusDeuteriumDeuterium-Helium-3

AIによる論文要約

JETにおけるD–3He三イオン方式実験での高速重陽子ビーム分布のTRANSPシミュレーションの検証
JA核融合プラズマ中の高速粒子挙動やシミュレーション手法に関心のある学生や研究者#核融合 #JET #TRANSP #高速粒子 #三イオン方式
LLM向け: {"Title": "JETにおけるD–3He三イオン方式実験での高速重陽子ビーム分布のTRANSPシミュレーションの検証", "Authors": "JET …

JETでは、D–3Heプラズマで三イオン方式を用いた実験が行われました。この方式は、熱的な重陽子(D)とヘリウム3(3He)に加え、中性粒子入射(NBI)で注入された高速Dビームをイオンサイクロトロン共鳴加熱(ICRH)でさらに加熱します。この実験では、強い中性子放出が観測され、非熱的な中性子スペクトルが測定されました。また、3He(D,γ)5Li反応からのガンマ線も観測され、アルファ粒子生成の評価に利用されました。本研究では、TRANSPコードを用いた高速重陽子分布のシミュレーションを核計測データと比較しました。中性子放出率やスペクトル形状はシミュレーションと良く一致し、ガンマ線カメラデータから再構成されたアルファ生成分布とも良い一致が得られました。これにより、TRANSPシミュレーションの妥当性が確認され、放電条件による高速重陽子分布やアルファ生成分布の変化が議論されました。

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