Spectroscopic diagnostics for ITER

ITERの分光計測

杉江 達夫; Costley, A. E.*; Malaquias, A.*; Walker, C.*

Sugie, Tatsuo; Costley, A. E.*; Malaquias, A.*; Walker, C.*

ITERでは、可視からX線領域の広い波長領域を、受動的及び能動的分光計測システムを駆使して測定し、プラズマの中心,周辺,スクレープオフ層、及びダイバータ領域での、不純物の種類,不純物の密度/流入束,イオン温度,プラズマ回転速度,実効電荷,安全係数等を求める。能動的分光計測の例としては、イオン温度,プラズマ回転速度,不純物密度を測定する荷電交換分光があるが、ITER用に最適化した1MeVの加熱用中性粒子ビームでは、荷電交換断面積が小さくなり測定が不可能である。そのためITERでは、最適なエネルギー100keVの計測専用中性粒子ビームが設置される。加熱用中性粒子ビームは、モーショナル・シュタルク効果偏光計での安全係数分布計測に利用される。一方、計測用ミラー,観測窓,光ファイバーなどの計測機器要素が、現存の核融合実験装置に比べて2桁以上高い放射線(中性子,線等)や高エネルギー粒子にさらされ、反射率や透過率などの性能が劣化することが懸念されている。これらの計測機器要素に対する放射線及び粒子照射効果は、ITER工学R and Dの中で精力的に研究され、多くの基礎データが得られ、耐放射線性機器も開発された。分光計測システムは、それらの結果を十分に反映させて、設計が進められている。

The main regions - the core, the edge, the scrape-off layer, and the divertor - will be probed by an extensive array of spectroscopic instrumentation covering the visible to X-ray wavelength range. Plasma parameters will be determined including impurity species/density/input-flux, ion temperature, He density, fueling ratio, plasma rotation, effective ionic charge and safety factor q. The measurements will be used for plasma control and in studies to understand and improve the performance of ITER. A diagnostic neutral beam (~100 keV) will be installed for Charge Exchange Recombination Spectroscopy. Motional Stark Effect measurements (for q profile) will be made using the heating beam (1 MeV). Diagnostic components, such as mirrors, windows, and optical fibers etc, mounted close to the plasma will experience higher levels of radiation due to neutron, gamma ray and particle irradiations than in present devices. Potentially their performance characteristics can be degraded and so the materials of the components have to be carefully selected and mitigating methods adopted where possible.