In the 2023 experiment campaign, we measured ion cyclotron emission (ICE) signals on the Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST), edge ICE excited by tritium ions. A fusion product derived from the deuterium–deuterium (D−D) fusion reaction, whose spectral peak matches the fundamental cyclotron frequency of the tritium ions (ωCT) in the plasma edge near the last closed flux surface, was observed using the ion cyclotron range of frequency (ICRF) antenna-based diagnostic system at the plasma boundary on the low field side in the EAST. In this study, we present the first observation of ICE with frequency matching at the plasma boundary. The excitation position of ICE is approximately R = 2.29 m on EAST, and we find that ICE is easier to excite below a certain threshold of plasma radiation. To investigate the excitation mechanism of ICE, we obtained the tritium ion distribution via the TRANSP/Fusion Products Model code and used it to explain the excitation mechanism of ICE. The given distribution has a bump-on tail structure in the energy direction and anisotropy in the pitch angle direction. In addition, we explain why high-energy tritium ions can reach and accumulate at the plasma boundary. It is important to study ICE because ICE can help distinguish the species of fusion-product ions, which can also help monitor the fusion alpha ions in large fusion devices, such as CFETR, DEMO, and ITER.
2023年の実験キャンペーンにおいて、我々は実験先進超伝導トカマク(EAST)上でイオンサイクホトロン放射(ICE)信号を測定し、トリチウムイオンによって励起されたエッジICEを観測した。重水素–重水素(D−D)核融合反応に由来する核融合生成物であり、そのスぺクトルピークが最終閉磁気面近傍のプラズマエッジにおけるトリチウムイオンの基本サイクロトロン周波数(ωCT)と一致するものが、EASTの低磁場側のプラズマ境界において、イオンサイクロトロン周波数帯(ICRF)アンテナベースの診断システムを用いて観測された。本研究では、プラズマ境界で周波数が一致するICEの初めての観測を報告する。ICEの励起位置はEAST上のR = 2.29 m付近であり、プラズマ放射のある閾値以下でICEが励起されやすいことを見出した。ICEの励起メカニズムを調べるため、TRANSP/Fusion Products Modelコドを用いてトリチウムイオン分布を取得し、それを用いてICEの励起メカニズムを説明した。得られた分布は、エネルギー方向にバンプオンテール構造を持ち、ピッチ角方向に異方性を持つ。さらに、高エネルギートリチウムイオンがプラズマ境界に到達し蓄積できる理由を説明する。ICEは核融合生成イオンの種類を識別するのに役立ち、CFETR、DEMO、ITERなどの大型核融合装置における核融合アルファ粒子の監視にも役立つため、ICEを研究することは重要である。