Basic aspects of fast ion transport in ideal interchange-mode unstable plasmas are investigated in the simple toroidal plasma device TORPEX. Fast ions are generated by a miniaturized lithium 6+ ion source with energies up to 1 keV, and are detected using a double-gridded energy analyser mounted on a two-dimensional movable system in the poloidal cross-section. The signal-to-noise ratio is enhanced by applying a modulated biasing voltage to the fast ion source and using a synchronous detection scheme. An analogue lock-in amplifier has been developed, which allows removing the capacitive noise associated with the voltage modulation. We characterize vertical and radial transport of the fast ions, which is associated with the plasma turbulence. Initial experimental results show good agreement with numerical simulations of the fast ion transport in a global fluid simulation of the TORPEX plasma.
基本交換モード不安定性を有する非理想プラズマ中の高速イオン輸送の基本特性を、単純トロイダルプラズマ装置TORPEXにおいて調査した。高速イオンは、最大1 keVのエネルギーを持つ小型化リチウム6+イオン源によって生成され、ポロイダル断面内で二次元移動可能な二重グリッド型エネルギー分析器を用いて検出された。信号対雑音比は、高速イオン源への変調バイアス電圧の印加と同期検波方式により向上させた。電圧変調に伴う容量性ノイズを除去するため、アナログロックイン増幅器を開発した。プラズマ乱流に伴う高速イオンの垂直方向および径方向輸送を特性評価した。初期実験結果は、TORPEXプラズマにおける高速イオン輸送の大域的流体シミュレーションの結果と良好な一致を示した。