α計測を模擬したペレット荷電交換計測による高エネルギーイオン計測

使用模拟 α 测量的颗粒电荷交换测量进行高能离子测量

• 批准号: 18035013
• 负责人: 尾崎 哲
• 金额: $ 11.07万
• 依托单位: National Institute for Fusion Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18035013/
• 关键词: α粒子; ヘリウムイオン; ペレット; 荷電交換; LHD; イオンサイクロトロン加熱; 中性粒子分析器; ヘリウム比

LHDではイオンサイクロトロン加熱などを用いて比較的容易に高エネルギー粒子を発生させることができ、α粒子加熱の模擬実験が可能である。この高エネルギー粒子の空間分布を測定するためにペレット荷電交換粒子計測(PCX)。を導入した。ペレットは移動熔発に伴い尾を引くがこれが空間分解能の低下を招く。このためペレットの軌跡を時間分解能の優れたCCDで測定したところ、5cm程度であった。一方測定の時間分解能と速度から導かれる空間分解能も同程度であることから、この手法で十分物理的成果を期待できることが確認できた。PCXを各種のプラズマに入射したときの高エネルギー粒子の空間分布を測定した。接線入射のNBIプラズマに対して磁気軸を変化させたとき、高エネルギー粒子は磁気軸を内寄せにしたほうが閉じ込めがよいことがPCXからも明らかになり、その空間分布を得ることができた。また磁場強度が弱いと中心付近に高エネルギー粒子が局在している様子が観測された。これはラーマー半径が大きいため週辺部で捕捉粒子が閉じ込っていないことに起因する。ヘリウムイオンに対して共鳴領域を有するイオンサイクロトロン加熱時のヘリウムイオン計測をペレットを用いて行った。使用している中性粒子分析器がヘリウム計測用のチャンネルを有しないため、再現性のある2つのショットで分析器内の粒子弁別用プレート電圧を水素用、ヘリウム用に変えることによりヘリウムと水素を区別した。分析器中での水素の散乱が無視できないので両者の比を取ることにより分布を求めた。イオンサイクロトロン印加時にはヘリウムイオンが共鳴層付近で特に強く加速されていることを確認できた。また、ITERへ適用性の検討も並行して行い、燃料ペレットへのネオンの含有、TECPELの検討と関連する多価イオンの荷電交換反応断面積の計算を行った。

在LHD中，利用离子回旋加速器加热可以相对容易地产生高能粒子，并且可以进行α粒子加热的模拟实验。颗粒电荷交换粒子计数 (PCX) 可测量这些高能粒子的空间分布。介绍了。当颗粒移动和熔化时，它会留下痕迹，导致空间分辨率降低。因此，当使用具有出色时间分辨率的CCD测量颗粒的轨迹时，其轨迹约为5厘米。另一方面，测量的时间分辨率和由速度得出的空间分辨率也具有可比性，这证实了该方法有望产生足够的物理结果。我们测量了将 PCX 引入各种等离子体时高能粒子的空间分布。当改变切向入射 NBI 等离子体的磁轴时，PCX 发现，当磁轴向内移动时，高能粒子受到更好的限制，并且我们能够获得它们的空间分布。此外，当磁场强度较弱时，观察到高能粒子集中在中心附近。这是因为拉莫尔半径很大，所以被捕获的粒子并不局限于周侧。在离子回旋加速器中加热期间使用颗粒测量氦离子，该离子回旋加速器具有氦离子的共振区域。由于所使用的中性粒子分析仪没有用于测量氦气的通道，因此通过将分析仪中用于粒子辨别的极板电压改变为两次可再现的氢气和氦气，可以测量氦气和氢气。由于氢在分析仪中的散射不可忽略，因此通过取两者的比值来确定分布。确认了当应用离子回旋加速器时，氦离子在共振层附近特别强烈地加速。此外，我们还研究了ITER的适用性，并计算了与燃料芯块和TECPEL中包含氖相关的多价离子的电荷交换反应截面。

项目成果

Local Pellet Based and Line Integrated Non Perturbing Charge Exchange Measurements with a Compact Neutral Particle Analyzer on LHD

使用 LHD 上的紧凑型中性粒子分析仪进行基于本地颗粒和线路集成的非扰动电荷交换测量

• 发表时间: 2006
• 期刊: REV.SCi.Instrum. 77
• 作者: P.R.Goncharov;T.Ozaki
• 通讯作者: T.Ozaki

Stellarator Impurity STRAHL Code Development in NIFS"

NIFS 中的仿星器杂质 STRAHL 代码开发”

• 发表时间: 2008
• 期刊: PlAsma and Fusion Research (to be published)(掲載確定)
• 作者: P. R. GONCHAROV;Y. IGTKHANOV;S. SUDO;et. al.
• 通讯作者: et. al.

Helium ion observation during 3rd harmonic ion cyclotron heating in Large Helical Device

大型螺旋装置三次谐波离子回旋加热过程中氦离子的观测

• 发表时间: 2008
• 期刊: PlAsma and Fusion Research (to be published)(掲載確定)
• 作者: T. Ozaki;et. al.
• 通讯作者: et. al.

Active Neutral Particle Diagnostics on LHD by Locally Enhanced Charge Exchange on and Impurity Pellet Ablation Cloud

通过局部增强的电荷交换和杂质颗粒烧蚀云对 LHD 进行主动中性粒子诊断

• 发表时间: 2006
• 期刊: Fusion Sci.and Technol 50
• 作者: P.R.Goncharov;T.Ozaki
• 通讯作者: T.Ozaki

Helium measurements using the pellet charge exchange in Large Helical Device

使用大型螺旋装置中的颗粒电荷交换进行氦测量

• 发表时间: 2007
• 期刊: JPFR Series vol.9, S1072-1
• 作者: T.Ozaki;P.Goncharov;E.Veshchev;S.Sudo;N.Tamura
• 通讯作者: N.Tamura