We here present the principles and main physics capabilities behind the design of the radial gamma ray spectrometers (RGRS) system for alpha particle and runaway electron measurements at ITER. The diagnostic benefits from recent advances in gamma-ray spectrometry for tokamak plasmas and combines space and high energy resolution in a single device. The RGRS system as designed can provide information on particles on a time scale of 1/10 of the slowing down time for the ITER 500 MW full power DT scenario. Spectral observations of the 3.21 and 4.44 MeV peaks from the reaction make the measurements sensitive to particles at characteristic resonant energies and to possible anisotropies of their slowing down distribution function. An independent assessment of the neutron rate by gamma-ray emission is also feasible.In case of runaway electrons born in disruptions with a typical duration of 100 ms, a time resolution of at least 10 ms for runaway electron studies can be achieved depending on the scenario and down to a current of 40 kA by use of external gas injection. We find that the bremsstrahlung spectrum in the MeV range from confined runaways is sensitive to the electron velocity space up to –40 MeV, which allows for measurements of the energy distribution of the runaway electrons at ITER.
本稿では、ITERにおけるα粒子および逃走電子計測のためのラジアルガンマ線分光器（RGRS）システムの設計の背後にある原理と主要な物理能力を提示する。本診断装置は、トカマクプラズマにおけるガンマ線分光法の最近の進歩を活用し、空間分解能と高エネルギー分解能を単一の装置で兼ね備えている。設計されたRGRSシステムは、ITERの500 MWフルパワーDTシナリオにおいて、α粒子に関する情報を減速時間の1/10の時間スケールで提供できる。9Be(α,nγ)12C反応からの3.21 MeVおよび4.44 MeVピークのスペクトル観測により、測定は特徴的な共鳴エネルギーにおけるα粒子と、その減速分布関数の可能な異方性に敏感になる。ガンマ線放出による中性子率の独立した評価も可能である。典型的な持続時間100 msのディスラプションで発生する逃走電子の場合、シナリオに応じて、また外部ガス注入を用いることで40 kAの電流に至るまで、逃走電子研究のための時間分解能として少なくとも10 msを達成できる。閉じ込められた逃走電子からのMeV領域の制動放射スペクトルは、電子速度空間の最大20–40 MeVまでに敏感であり、これによりITERでの逃走電子のエネルギー分布の測定が可能になる。