Ion cyclotron radio frequency (ICRF) heating can produce fast ion populations with energies reaching up to several megaelectronvolts. Here, we present unique measurements of fast ion distributions from an experiment with 3rd harmonic ICRF heating on deuterium beams using neutron emission spectroscopy (NES). From the experiment, very high DD neutron rates were observed, using only modest external heating powers. This was attributed to acceleration of deuterium beam ions to energies up to about 2–3 MeV, where the DD reactivity is on a par with that of the DT reaction. The high neutron rates allowed for observations of changes in the fast deuterium energy distribution on a time scale of 50 ms. Clear correlations were seen between fast deuterium ions in different energy ranges and magnetohydrodynamic activities, such as monster sawteeth and toroidal Alfven eigen modes (TAE). Specifically, NES data showed that the number of deuterons in the region between 1 and 1.5 MeV were decaying significantly during strong TAE activity, while ions with lower energies around 500 keV were not affected. This was attributed to resonances with the TAE modes.
イオンサイクロトロン周波数（ICRF）加熱は、数メガ電子ボルトに達するエネルギーを持つ高速イオン集団を生成することができる。本論文では、重水素ビームに対する第3高調波ICRF加熱を用いた実験から得られた、高速イオン分布の独自の測定結果を提示する。この実験では、わずかな外部加熱電力のみで、非常に高いDD反応率が観測された。これは、重水素ビームイオンが約2〜3 MeVのエネルギーまで加速され、そのエネルギー領域においてDD反応率がDT反応と同等になったことに起因する。高い中性子発生率により、50 msの時間スケールでの高速重水素イオンエネルギー分布の変化の観測が可能となった。異なるエネルギー範囲の高速重水素イオンと、モンスター・ソートゥースやトロイダル・アルヴェン固有モード（TAE）などの磁気流体力学活動との間に明確な相関が観測された。具体的には、NESデータは、強いTAE活動中に1〜1.5 MeV領域の重水素イオン数が有意に減少する一方、約500 keVの低エネルギーイオンは影響を受けないことを示した。これはTAEモードとの共鳴に起因すると考えられる。