Argon is being considered as a radiator for future fusion devices. To support this, experiments in present day devices are needed to assess its effectiveness as a radiator and to study its compatibility with key aspects of reactor operation. For these purposes, accurate measurement of the Ar density in the confined plasma region are required. Charge exchange recombination spectroscopy is capable of providing this information, but requires validated cross-sections to produce accurate density profiles. For typical ASDEX Upgrade plasma parameters Ar+16 is the charge state of the most interest and the ArXVI n = 15–14 was identified as the best target for these measurements. Due to the fine structure splitting, the Ar charge exchange (CX) emission lines are highly asymmetric and detailed modeling is required to extract accurate ion temperatures or rotations. For the evaluation of Ar+16 densities, there are two main sets of CX cross-sections available: the data calculated by Schultz et al (Whyte et al 2010 J. Phys. B At. Mol. Opt. Phys43 144002, Schultz et al 2010 J. Phys. B At. Mol. Opt. Phys.43 144002) (ORNL) and by Errea et al (2006 J. Phys. B At. Mol. Opt. Phys.39 L91) (UAM). These cross-sections differ by over an order of magnitude and have very different energy dependencies. In this work, the validity of these datasets is tested experimentally. The Ar density profiles calculated using the ORNL cross-sections are 10–50× too large while the UAM densities are a factor of 2.73 too small. The UAM data, however, does a much better job at capturing the observed energy dependence. The authors conclude that the CTMC calculations of Errea, which use a hydrogenic distribution to describe the initial target and donor distributions better reproduce the experimental data. However, to produce accurate Ar density profiles, these cross-sections need to be corrected downward and the best profiles are produced with a small correction to the UAM energy dependence.
アルゴンは将来の核融合装置における放射体として検討されている。これを支持するために、現行装置での実験が必要であり、放射体としての有効性を評価し、炉運転の主要な側面との適合性を研究する。これらの目的のために、閉じ込めプラズマ領域におけるAr密度の正確な測定が必要とされる。荷電交換再結合分光法はこの情報を提供することができるが、正確な密度分布を生成するためには検証された断面積が必要である。典型的なASDEX Upgradeプラズマパラメータでは、Ar+16が最も関心のある電荷状態であり、ArXVI n = 15–14がこれらの測定の最適なターゲットとして特定された。微細構造分裂のため、Ar荷電交換(CX)発光線は非常に非対称であり、正確なイオン温度や回転を抽出するには詳細なモデリングが必要である。Ar+16密度の評価には、利用可能な2つの主要なCX断面積セットがある：Schultzらによって計算されたデータ(Whyte et al 2010 J. Phys. B At. Mol. Opt. Phys43 144002, Schultz et al 2010 J. Phys. B At. Mol. Opt. Phys.43 144002)(ORNL)と、Erreaらによって計算されたデータ(2006 J. Phys. B At. Mol. Opt. Phys.39 L91)(UAM)である。これらの断面積は一桁以上異なり、非常に異なるエネルギー依存性を持つ。本研究では、これらのデータセットの妥当性が実験的に検証される。ORNL断面積を用いて計算されたAr密度分布は10–50×大きすぎる一方、UAM密度は2.73倍小さすぎる。しかしながら、UAMデータは観測されたエネルギー依存性を再現する点ではるかに優れている。著者らは、初期のターゲット分布とドナー分布を記述するために水素様分布を用いるErreaのCTMC計算が実験データをよりよく再現すると結論している。しかしながら、正確なAr密度分布を生成するためには、これらの断面積を下方修正する必要があり、最良の分布はUAMのエネルギー依存性に対する小さな補正によって得られる。