Neutron emission anisotropy caused by neutral beam injection was observed by the neutron activation measurement in deuterium plasmas confined in the Large Helical Device. The shot-integrated fast neutron flux was measured by the irradiation of activation foils at two irradiation ends located at different ports. The ratio of the flux at the outside horizontal port to that at the lower port was used as an index of neutron emission anisotropy. The dependence of the ratio on the direction of the neutral beam injection was confirmed by comparing cases of tangential, perpendicular and both tangential and perpendicular neutral beam injections. Neutron emission anisotropy was numerically evaluated assuming these three cases of neutral beam injection. The analysis of neutron emission anisotropy comprises the evaluation of the velocity distribution function of energetic deuterons following guiding-centre orbits, calculation of the double-differential emission spectrum of neutrons produced by the reaction and neutron transport calculation. The obtained numerical results are qualitatively consistent in the dependence of neutron emission anisotropy on the neutral-beam-injection direction with the observed experimental data.
中性粒子ビーム入射によって引き起こされる中性子放出異方性が、大型ヘリカル装置に閉じ込められた重水素プラズマにおける中性子放射化測定によって観測された。ショット積分高速中性子フラックスは、異なるポートに位置する2つの照射端での放射化箔の照射によって測定された。外部水平ポートでのフラックスと下部ポートでのフラックスの比が、中性子放出異方性の指標として用いられた。この比の中性粒子ビーム入射方向への依存性は、接線方向、垂直方向、および接線方向と垂直方向の両方の中性粒子ビーム入射の場合を比較することによって確認された。中性子放出異方性は、これら3つの中性粒子ビーム入射の場合を仮定して数値的に評価された。中性子放出異方性の解析は、ガイドセンター軌道に従う高エネルギー重陽子の速度分布関数の評価、その 反応によって生成される中性子の二重微分放出スペクトルの計算、および中性子輸送計算から構成される。得られた数値結果は、中性子放出異方性の中性粒子ビーム入射方向への依存性において、観測された実験データと定性的に一致している。