An understanding of fast (supra-thermal) ion behavior is of great importance in tokamak physics and is a subject studied from both theoretical and experimental perspectives. This paper investigates the spatial energy and density distributions of RF accelerated deuterons using the neutron camera at the tokamak JET. Using the 19 liquid scintillator detectors available in the neutron camera system, we obtain spatial information that cannot be accessed with a single sightline. We present a spectroscopic analysis method in which a spatially resolved model of the fast ion distribution is fitted to the pulse height spectra from all 19 detectors simultaneously. The fast ion distribution is parameterized in such a way that the density, energy, and pitch-angle parts are uncoupled. The energy part is composed of a Maxwellian distribution, characterized by an 'RF tail temperature,' and the spatial dependence is modeled as a two-dimensional Gaussian distribution on the poloidal plane of the tokamak. From this parameterized model, we can calculate the spectrum of fusion born neutrons originating from reactions involving RF accelerated deuterons, and by fitting this model to the measured neutron camera pulse height spectra, we obtain an estimate of the spatially resolved distribution of the fast deuterons. The method has been applied to three JET pulses using different RF heating schemes and is shown to identify several features of the fast ion distribution produced in the various scenarios. Hence, this method is able to provide quantitative information about the fast ion distribution resulting from different heating schemes, and can also be useful, e.g., to validate simulation results from RF modeling codes.
高速（超熱）イオンの挙動の理解はトカマク物理において非常に重要であり、理論的および実験的両方の観点から研究されているテーマである。本論文では、トカマクJETにおける中性子カメラを用いて、RF加速された重陽子の空間的およびエネルギー密度分布を調査する。中性子カメラシステムで利用可能な19個の液体シンチレータ検出器を用いることで、単一の視線では得られない空間情報を取得する。我々は、高速イオン分布の空間分解モデルを19個すべての検出器からのパルス波高スペクトルに同時にフィッティングする分光解析手法を提示する。高速イオン分布は、密度、エネルギー、およびピッチ角の各部分が分離されるようにパラメータ化される。エネルギー部分は「RFテール温度」によって特徴づけられるマクスウェル分布で構成され、空間依存性はトカマクのポロイダル面上の2次元ガウス分布としてモデル化される。このパラメータ化されたモデルから、RF加速された重陽子を含む反応に由来する核融合生成中性子のスペクトルを計算することができ、このモデルを測定された中性子カメラのパルス波高スペクトルにフィッティングすることにより、高速重陽子の空間分解分布の推定値を得る。本手法は、異なるRF加熱方式を用いた3つのJETパルスに適用され、様々なシナリオで生成された高速イオン分布のいくつかの特徴を特定できることが示されている。したがって、この手法は異なる加熱方式から生じる高速イオン分布に関する定量的情報を提供することができ、またRFモデリングコードからのシミュレーション結果を検証するためにも有用である。