During hydrogen pellet injection experiments in the Large Helical Device (LHD), over-ablation caused by fast ions (due to tangential neutral beam injection (NBI) heating at 150–180 keV beam energy) is shown to dominate the measured penetration depths. The neutral gas and plasma shielding model, including the interaction of the pellet with fast ions, is applied, and its predictions are shown to agree well with the measured Hα emission profiles. The toroidal deflection of the pellet trajectories observed in the direction of beam injection is reproduced by the model when unbalanced ablation on the two sides of the pellet is included. The attenuation of the fast-ion and electron heat fluxes entering the ablation cloud is examined, showing that the high-energy part of the fast-ion distribution function is responsible for the high ablation rates, and that the thermal electron population is not the dominant ablating species. An analytical scaling for the balanced NBI condition is derived, which reasonably reproduces the measured penetration depths included in the LHD database. In the LHD, for given pellet parameters and beam energy, the fast-ion density is shown to be the major parameter affecting the experimental penetration.
大型ヘリカル装置（LHD）における水素ペレット入射実験中に、高速イオン（150〜180 keVのビームエネルギーでの接線方向中性粒子ビーム入射（NBI）加熱による）によって引き起こされる過剰アブレーションが、測定された侵入深さを支配することが示されている。ペレットと高速イオンとの相互作用を含む中性ガス・プラズマ遮蔽モデルが適用され、その予測は測定されたHα発光プロファイルとよく一致することが示されている。ビーム入射方向に観測されたペレット軌道のトロイダル方向偏向は、ペレットの両側での非平衡アブレーションを考慮した場合にモデルによって再現される。アブレーション雲に入射する高速イオンおよび電子の熱流束の減衰を調べた結果、高いアブレーション率の原因となっているのは高速イオン分布関数の高エネルギー成分であり、熱電子集団は主要なアブレーション粒子種ではないことが示されている。平衡NBI条件に対する解析的スケーリング則が導出され、LHDデータベースに含まれる測定侵入深さを合理的に再現する。LHDにおいて、与えられたペレットパラメータとビームエネルギーに対して、高速イオン密度が実験的な侵入深さに影響を与える主要パラメータであることが示されている。