－ －7Measurement of He Neutral Temperature in Detached Plasmas Using Laser Absorption SpectroscopyMitsutoshi ARAMAKI, Tadashi TSUJIHARA, Shin KAJITA, Hirohiko TANAKA, and Noriyasu OHNOReducing the heat load on a reactor wall by generating detached plasma is an indispensable technology for the steady operation of a nuclear fusion reactor. Since the cross section for the three-body recombination of ions and electrons strongly depends on the temperature of the plasma and neutral atoms, their temperature measurement and control are important issues in the detached plasma generation. This study investigated the thermal relaxation process of the neu-tral atoms and electrons in the detached plasma generated in the divertor simulator NAGDIS-II at Nagoya University. We calculated the number density of the electrically excited states of helium using a CR model simulator. We selected 23S-23P, the lower level of which is a metastable state, as an electronic transition suitable for absorption spectroscopy. We developed a laser absorption spectroscopy system that utilizes this transition and measured the temperature and density of metastable helium atoms. We also measured the temperature and density of electrons using the existing laser Thomson scattering system to investigate the relationship with the neutral atom temperature. As a result, a decrease in the electron temperature in the center of the plasma was observed as the discharge current increased, and it was clarified that the electron temperature was relaxed to the metastable helium atom temperature by the electron–ion interaction. In addition, the pressure dependence of the temperatures indicated the cooling effect of the neutral atoms. The tempera-tures of the electrons and neutral atoms, and therefore the ions also, decreased with the gas pressure; as a result, the electron–ion recombination decreased the electron density. Since the measurement of the metastable neutral temperature gave only partial information on the heat transport from ions to neutral atoms, the theoretical consideration of the ther-mal relaxation of the metastable neutral temperature and the ground state neutral temperature will be required in future work. It should be noted that the fluctuation of the absorption signal is related to a plasma fluctuation in the detached plasma and will be utilized as a noninvasive diagnostics method for the plasma fluctuation.Keywords : plasma spectroscopy, absorption spectroscopy, detached plasmaレーザー吸収分光法による非接触プラズマ中の中性ヘリウム原子温度の測定 核融合発電炉の定常運転に向けて，非接触プラズマ生成による炉壁への熱負荷低減は必須の技術である。イオンと電子の3体再結合の断面積はプラズマと中性原子の温度に強く依存するため，それらの温度測定と制御は非接触プラズマ生成において重要な課題である。本研究では、名古屋大学のダイバータシミュレータNAGDIS–IIで生成された非接触プラズマ中の中性原子と電子の熱緩和過程を調べた。我々は，CRモデルでヘリウムの励起準位密度分布を計算し，吸収分光に適した電子遷移として下準位が準安定状態である23S-23Pを選択した。この遷移を利用するレーザー吸収分光システムを開発し，準安定ヘリウム原子の温度および密度を測定した。また，既存のレーザートムソン散乱システムを用いて，電子の温度と密度も測定して中性原子温度との関係を調べた。その結果，放電電流の増加に伴うプラズマ中心部の電子温度の減少が観測され，電子－イオン相互作用による電子温度の準安定ヘリウム原子温度への緩和が明らかとなった。また，各温度の圧力依存性は，中性原子による冷却効果を示している。電子，中性原子そしてイオンの温度はガス圧力とともに減少し，その結果として電子―イオンの再結合が促進されて電子密度も減少する。準安定中性原子の温度測定は，イオンから中性原子への熱輸送の部分的な情報しか与えないため，今後は準安定中性原子温度と基底状態中性原子温度の熱的緩和の理論的な検討が必要となる。吸収信号の揺動は非接触プラズマ中のプラズマ揺動に関係しており，プラズマ揺動の非侵襲測定法として利用できる可能性がある。キーワード：プラズマ分光，吸収分光法，非接触プラズマJournal（掲載誌）AIP ADVANCES Vol. 8, 015308, Jan. 2018Published Paper
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