A new method to obtain the mean energy of fast electron losses in fusion plasmas using a versatile multi-energy hard x-ray (HXR) detector is presented. The method is based on measuring the thick-target emission of tungsten in the divertor region produced by fast electron losses interacting with the target and modeling the tungsten spectra by a Monte Carlo code which simulates the interaction between a beam of electrons and a solid target. The mean energy of the fast electron losses is determined through the comparison between the experimental and synthetic emission. The results show that fast electron losses during lower hybrid current drive discharges at WEST have a mean energy of 90–140 keV and represent only 2% of the total heat flux at the target. Additionally, anisotropic HXR emission has been detected for the first time at the WEST core and edge plasma, with opposite directions. It is due to the forward-peak emission of two distinctive populations of fast electrons: co-current fast electrons in the core and counter-current fast electron losses at the inner strike point. In view of future experiments like ITER where electron cyclotron current drive will generate a fast electron population, this technique could serve as a real-time monitor of fast electron losses and eventually feed an actuator on the current drive generation.
核融合プラズマにおける高速電子損失の平均エネルギーを、汎用性の高いマルチエネルギー硬X線(HXR)検出器を用いて取得する新しい方法を提示する。この方法は、高速電子損失がターゲットと相互作用することによって生成されるダイバータ領域のタングステンの厚ターゲット発光を測定し、電子ビームと固体ターゲットとの間の相互作用をシミュレートするモンテカルロコードによってタングステンスペクトルをモデル化することに基づいている。高速電子損失の平均エネルギーは、実験発光と合成発光の比較を通じて決定される。結果は、WESTにおける低ハイブリッド電流駆動放電中の高速電子損失が90–140 keVの平均エネルギーを持ち、ターゲットでの総熱流束のわずか2%に相当することを示している。さらに、WESTのコアおよびエッジプラズマにおいて、反対方向の異方性HXR発光が初めて検出された。これは、コア内の同方向電流高速電子と内側ストライク点での逆方向電流高速電子損失という、2つの異なる高速電子集団の前方ピーク発光によるものである。将来のITERのような、電子サイクロトロン電流駆動が高速電子集団を生成する実験を考慮すると、この技術は高速電子損失のリアルタイムモニターとして機能し、最終的には電流駆動生成のアクチュエータに供給される可能性がある。