The origin of carbon and oxygen impurities observed in the bulk plasma of the ASDEX Upgrade tokamak is investigated by means of particle influx measurements using spectroscopy in the visible spectral range and impurity density measurements using spectroscopy in the soft X ray range. A number of ohmically heated discharges are evaluated and statistically analysed to reduce the influence of the individual experimental scatter. The interpretation of the spectroscopic measurements is supported by mass spectrometry, which allows the partial fluxes of the various molecular species to be resolved. The measured fluxes and concentrations reveal a consistent picture: for low electron densities and impure wall conditions, CO recycling in the main plasma chamber is the dominant source of carbon and oxygen, leading to similar concentrations of these species in the bulk plasma. At higher densities or with freshly boronized walls, the oxygen concentration is significantly reduced to 0.05% of the electron density. The corresponding reduction of carbon saturates at a level of about 0.3%. This behaviour is attributed to chemical erosion due to hydrocarbon formation and desorption with a yield of a few per cent of the hydrogen flux. The resulting carbon ion flux is reduced owing to wall redeposition, but still amounts to about 0.45% of the hydrogen flux. This level imposes severe limitations on the use of graphite in a low temperature, high recycling divertor of a future reactor
ASDEX Upgradeトカマクのバルクプラズマ中で観測される炭素および酸素不純物の起源を、可視スペクトル領域の分光法を用いた粒子入射束測定と、軟X線領域の分光法を用いた不純物密度測定によって調査した。個々の実験的ばらつきの影響を低減するため、多数のオーミック加熱放電を評価し、統計的に解析した。分光測定の解釈は、様々な分子種の部分フラックスを分解することを可能にする質量分析によって裏付けられている。測定されたフラックスと濃度は一貫した像を示す：低い電子密度と不純な壁状態では、主プラズマ容器内のCOリサイクリングが炭素と酸素の主要な発生源であり、バルクプラズマ中でこれらの種の類似した濃度をもたらす。より高い密度または新しくボロナイズされた壁では、酸素濃度は電子密度の0.05%まで大幅に低減される。対応する炭素の低減は、約0.3%のレベルで飽和する。この挙動は、水素フラックスの数パーセントの収量を伴う炭化水素の生成と脱離による化学的侵食に帰属される。結果として生じる炭素イオンフラックスは、壁への再堆積により低減されるが、それでも水素フラックスの約0.45%に達する。このレベルは、将来の原子炉の低温・高リサイクリングダイバータにおけるグラファイトの使用に深刻な制約を課す。