The neutron emission spectra associated with fusion reactions contain valuable information on both the bulk plasma and fast-ion behaviour before the reaction, including information, e.g., energy and momentum distribution, on another fusion product after the reaction, e.g., α-particle for T(d,n)α reaction. Anisotropic fuel-ion velocity distribution functions owing to anisotropic beam injection and/or recoil component (referred to as the knock-on tail) production via nuclear elastic scattering (NES) cause anisotropic deviation of the neutron emission spectrum from the typical Gaussian distribution function. In this investigation, the anisotropic slowing-down distribution functions of the deuterium beam (injected tangentially or perpendicularly to a toroidal magnetic field) and the recoil deuterons produced by NES when a tangential hydrogen beam was injected were evaluated using a 3D particle trajectory simulation, assuming JT-60SA relevant deuterium plasma. Using the obtained deuteron distribution functions, the double-differential neutron emission spectra from D(d,n)3He reactions were evaluated as the average value within the volume enclosed by magnetic flux surfaces as a function of the poloidal radius. The neutron currents that reached the neutron spectrometer per unit surface and time were estimated in several directions from the double-differential neutron emission spectra. Moreover, the neutron spectra for various directions of sight were obtained. It was demonstrated that the neutron spectrum from a Gaussian distribution, resulting from knock-on tail formation in the deuteron distribution function due to the injection of a 500 keV hydrogen beam, falls within the measurable range for the JT-60SA deuterium plasma, despite suitable plasma conditions should be prepared.
核融合反応に伴う中性子放出スペクトルは、反応前のバルクプラズマと高速イオンの挙動の両方に関する貴重な情報を含んでおり、反応後の別の核融合生成物（例えばT(d,n)α反応におけるα粒子）に関する情報（例えばエネルギー・運動量分布）も含んでいる。異方的なビーム入射および/または核弾性散乱（NES）による反跳成分（ノックオンテールと呼ばれる）の生成に起因する異方的な燃料イオン速度分布関数は、中性子放出スペクトルを典型的なガウス分布関数から異方的に逸脱させる。本研究では、JT-60SAに関連する重水素プラズマを仮定し、3次元粒子軌道シミュレーションを用いて、重水素ビーム（トロイダル磁場に対して接線方向または垂直方向に入射）の異方的減速分布関数と、接線方向の水素ビーム入射時にNESによって生成される反跳重陽子を評価した。得られた重陽子分布関数を用いて、D(d,n)3He反応からの二重微分中性子放出スペクトルを、磁気面で囲まれた体積内の平均値として、ポロイダル半径の関数として評価した。二重微分中性子放出スペクトルから、単位面積・単位時間あたりに中性子スペクトロメータに到達する中性子流を、いくつかの方向について推定した。さらに、様々な視線方向に対する中性子スペクトルを得た。500 keV水素ビームの入射による重陽子分布関数におけるノックオンテール形成に起因する、ガウス分布から逸脱した中性子スペクトルが、適切なプラズマ条件を準備する必要があるものの、JT-60SA重水素プラズマにおいて測定可能な範囲内にあることが実証された。