This letter reports on the first direct velocity-space resolved measurements of runaway electrons (REs) losses in magnetically confined plasmas using a unique Fast Particle Loss Detector (FPLD) installed on the magnetic confinement fusion device Tokamak à Configuration Variable. Clear signatures of REs are identified via multiple distinct regions of emission appearing on the FPLD scintillator-coated plate in plasma discharges that contain no fast ions but are characterised by significant RE populations, as monitored through measurements of gamma-ray emission. Some of these regions of emission on the FPLD scintillator result from direct impacts of REs that have passed, virtually unimpeded, through one of the FPLD’s steel collimators. These RE impacts correspond to a region of momentum space centred around a pitch, and energy, MeV. Simultaneous measurements of both co- and counter-current RE losses provide evidence for the detection of both passing and trapped REs. Full-orbit and Monte Carlo simulations of the interaction of the REs with the FPLD components indicate that a fraction of the REs can pass through the FPLD’s collimator or through its graphite shielding, leading to multiple emission locations on the scintillator plate, with both features observed experimentally.
本稿は、磁気閉じ込め核融合装置トカマク・ア・コンフィギュラシオン・バリアブルに設置された独自の高速粒子損失検出器(FPLD)を用いて、磁気閉じ込めプラズマ中の逃走電子(REs)損失の初の直接的な速度空間分解計測について報告する。高速イオンを含まないが、ガンマ線放出の計測により監視される有意なRE集団を特徴とするプラズマ放電において、FPLDのシンチレータ被覆板上に現れる複数の明確な発光領域を通じて、REsの明確なシグネチャが特定された。FPLDシンチレータ上のこれらの発光領域の一部は、FPLDの鋼製コリメータの1つを事実上妨げられることなく通過したREsの直接衝突に起因する。これらのRE衝突は、ピッチ、およびエネルギー、MeVを中心とする運動量空間の領域に対応する。同方向および逆方向電流のRE損失の同時計測は、通過REと閉じ込めREの両方の検出の証拠を提供する。REsとFPLD構成要素との相互作用のフルオービットおよびモンテカルロシミュレーションは、REsの一部がFPLDのコリメータまたはそのグラファイト遮蔽を通過し得ることを示しており、それによりシンチレータ板上に複数の発光位置が生じるが、その両方の特徴が実験的に観測されている。