This study analyzes the dependences of the size of the luminous region of hydrocarbon pellet cloud on the ablation rate, as well as on the ambient plasma electron density and temperature. The data were obtained in a series of experiments where spherical solid polystyrene pellets with a diameter of ≈900 μm at a speed of ≈450 m s−1 were injected into hydrogen plasma of the large helical device. The ambient plasma with an electron temperature of 0.5–1.5 keV and a density of (1–7) × 1019 m−3 was maintained by injection of neutral atom beams with total the heating power of 3–14 MW. A scaling law was derived for determining the transverse size of the cloud's luminous region from the known values of the pellet's current radius as well as the values of the density and temperature of the ambient plasma at the place of image acquisition. The interdependencies between various dimensions of the luminous region obtained in the line spectrum are established. The presence of such dependences makes it possible to describe the dimensions of the luminous region comprehensively by means of the scaling law for its transverse size.
本研究は、炭化水素ペレット雲の発光領域の大きさが、アブレーション率ならびに周辺プラズマの電子密度および電子温度に依存することを解析したものである。データは、直径約900 μm、速度約450 m s⁻¹の球形固体ポリスチレンペレットを、大型ヘリカル装置の水素プラズマ中に注入した一連の実験から得られた。周辺プラズマは、総加熱出力3～14 MWの中性粒子ビーム入射により維持され、電子温度0.5～1.5 keV、電子密度(1～7)×10¹⁹ m⁻³であった。画像取得位置における周辺プラズマの密度・温度の既知値とペレットの現在半径から、雲の発光領域の横方向サイズを決定するスケーリング則を導出した。発光領域の諸寸法間の相互依存関係が、得られたスペクトル線において確認された。このような依存関係が存在することにより、横方向サイズに関するスケーリング則を通じて、発光領域の寸法を包括的に記述することが可能となる。