CONTRIBUTIONS FROM ION-ATOM CHARGE EXCHANGE COLLISIONS TO THE CVI LYMAN INTENSITIES IN THE JET TOKAMAK

Résumé
Dans les plasmas en deutérium du JET avec une température électronique de quelques keV les raies émises par CVI sont causées par des processus collisionnels prés du bord, en absence de chauffage par injection de neutres. Le décrement de la série de Lyman est modifié, ceci étant relié à l'intensité de la raie D_α et, par conséquent, au flux périphérique d'atomes neutres D°. L'intensité du spectre de la série de Lyman est interprétée en terme de collisions d'échange de charge à faible énergie entre les atomes D° thermiques et les ions C⁶⁺ et en terme de collisions électroniques des ions Ce⁵⁺ dans leur état fondamental . L'émission intégrée le long d'un diamètre est interprétée en utilisant un code de simulation d'impuretés. Pour avoir un bon accord avec l'expérience aux grandes valeurs du flux d'atomes D° il faut considérer l'échange de change avec les atomes D° dans leur état fondamental ainsi que dans leurs états excités, les sections efficaces pour ce dernier cas sont estimées en utilisant le modèle de Landau-Zener. Les comparaisons relatives des intensités expérimentales et des intensités calculées permettent d'évaluer des facteurs correctifs aux taux effectifs d'excitation par échange de charge. Ces observations constituent une méthode potentielle d'évaluation de la densité locale de D° à la périphérie de plasmas chauds à fort recyclage de D°, limitée toutefois par les incertitudes actuelles sur les sections efficaces d'échange de charge à faible énergie.

Abstract
In a multi-keV temperature deuterium plasma such as JET, CVI emission arises from collision processes which, in the absence of neutral deuterium beam heating, occur near the plasma boundary. Distortions to the CVI Lyman decrement. such as the Ly β/γ/δ ratio and enhancement of the high quantum states (n ˜ 12) are observed. These are correlated to the D_α intensity and consequently to the influx of D° atoms at the plasma boundary. The intensities of the Lyman spectra are interpreted in terms of low energy electron transfer from thermal D° atoms to C₊₆ ions as well as electronic excitation of 6₊₅ ions in their ground state. The line-of-sight emission is modelled using an impurity ion transport code with input data on the electron and D° profiles. Electron transfer from excited states of D° (up to the thermal limit) as well as the ground state have to be included to give satisfactory agreement with the CVI Lyman spectra when the D° influx is high. The cross-sections for charge-transfer from excited states have been estimated using a simple Landau-Zener model. Comparison of the relative intensities of the CVI Lyman series Ly β/γ/δ etc with the model calculations allows plausible corrections to be made to the effective charge transfer cross-section as a function of principle quantum number. The observations offer a potential method of measuring local D° concentrations near the boundary of high temperature, high D° recycling plasmas, but limited at present by the uncertainties of low energy charge transfer cross-sections.