The physics of divertor detachment is determined by divertor power, particle and momentum balance. This work provides a novel analysis technique of the Balmer line series to obtain a full particle/power balance measurement of the divertor. This supplies new information to understand what controls the divertor target ion flux during detachment. Atomic deuterium excitation emission is separated from recombination quantitatively using Balmer series line ratios. This enables analysing those two components individually, providing ionisation/recombination source/sinks and hydrogenic power loss measurements. Probabilistic Monte Carlo techniques were employed to obtain full error propagation—eventually resulting in probability density functions for each output variable. Both local and overall particle and power balance in the divertor are then obtained. These techniques and their assumptions have been verified by comparing the analysed synthetic diagnostic 'measurements' obtained from SOLPS simulation results for the same discharge. Power/particle balance measurements have been obtained during attached and detached conditions on the TCV tokamak.
ダイバータ剥離の物理は、ダイバータのパワー、粒子、運動量のバランスによって決定される。本研究は、バルマー系列の新しい解析手法を提供し、ダイバータの完全な粒子・パワーバランス測定を実現する。これにより、剥離中のダイバータターゲットイオン束を制御する要因の理解に新たな知見がもたらされる。バルマー系列の線強度比を用いることで、原子状重水素の励起発光と再結合発光を定量的に分離する。これにより、これら二つの成分を個別に解析することが可能となり、電離・再結合のソース・シンクおよび水素系パワー損失の測定が可能となる。確率論的モンテカルロ手法を適用して完全な誤差伝播を求め、各出力変数に対する確率密度関数を得る。その後、ダイバータにおける局所的および全体的な粒子・パワーバランスが導出される。これらの手法とその仮定は、SOLPSシミュレーション結果から得られた合成診断「測定値」を比較解析することにより検証された。粒子・パワーバランス測定は、TCVトカマクにおける剥離状態および非剥離状態の両方で実施された。