In this paper, we present a detailed theoretical analysis of charge exchange recombination spectroscopy based on interactions of the planned ITER neutral beams (diagnostic beam of 100 keV u−1 and heating beam of ≈1 MeV u−1) with highly-charged ions of tungsten. The results of the present spectral synthesis are based on the new set of nl-resolved charge exchange (CX) cross sections for recombination of the W ions (q = 61–66) with atomic hydrogen calculated using the classical trajectory Monte Carlo method. A large-scale collisional-radiative model describing the population kinetics of the high-n atomic states of Si-like through O-like W ions has been developed using the NOMAD code for typical conditions of the ITER core plasma, and the resulting spectra have been generated for wavelengths in the x-ray to visible range (0.1–1000 nm). A detailed analysis of the plasma emission predicts a significant effect of CX recombination on the W line intensity ratios that can be used for more advanced diagnostics of the ITER plasma.
本論文では、計画中のITER中性粒子ビーム（診断ビーム100 keV u⁻¹および加熱ビーム約1 MeV u⁻¹）と高電荷状態のタングステンイオンとの相互作用に基づく、電荷交換再結合分光法の詳細な理論解析を提示する。本スペクトル合成の結果は、古典軌道モンテカルロ法を用いて計算された、原子状水素とのWイオン（q = 61–66）の再結合に対する新たなnl分解電荷交換（CX）断面積に基づいている。ITERコアプラズマの典型的な条件下でのSi様からO様Wイオンの高励起状態のポピュレーション動力学を記述する大規模衝突放射モデルがNOMADコードを用いて構築され、波長0.1–1000 nmの範囲でスペクトルが生成された。プラズマ発光の詳細な解析により、CX再結合がW線強度比に有意な影響を及ぼすことが予測され、これはITERプラズマのより高度な診断に利用可能である。