The fast-ion phase-space distribution function in axisymmetric tokamak plasmas is completely described by the three constants of motion: energy, magnetic moment and toroidal canonical angular momentum. In this work, the observable regions of constants-of-motion phase-space, given a diagnostic setup, are identified and explained using projected velocities of the fast ions along the diagnostic lines-of-sight as a proxy for several fast-ion diagnostics, such as fast-ion spectroscopy, collective Thomson scattering, neutron emission spectroscopy and gamma-ray spectroscopy. The observable region in constants-of-motion space is given by a position condition and a velocity condition, and the diagnostic sensitivity is given by a gyro-orbit and a drift-orbit weighting. As a practical example, 3D orbit weight functions quantifying the diagnostic sensitivity to each point in phase-space are computed and investigated for the future COMPASS-Upgrade and MAST-Upgrade tokamaks.
軸対称トカマクプラズマ中の高速イオン位相空間分布関数は、エネルギー、磁気モーメント、トロイダル正準角運動量の3つの運動定数によって完全に記述される。本研究では、診断装置の構成が与えられたときの運動定数位相空間の観測可能領域を、高速イオン分光、集団トムソン散乱、中性子放出分光、ガンマ線分光などのいくつかの高速イオン診断のプロキシとして、診断視線方向に沿った高速イオンの投影速度を用いて特定し、説明する。運動定数空間における観測可能領域は位置条件と速度条件によって与えられ、診断感度はジャイロ軌道およびドリフト軌道の重み付けによって与えられる。実践的な例として、位相空間の各点に対する診断感度を定量化する3次元軌道重み関数が、将来のCOMPASS-UpgradeおよびMAST-Upgradeトカマクについて計算され、調査される。