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Influences of fast ions from neutral beam injection in synergy with ICRF waves on fishbone instability

Runzhe Zhang, Wei Zhang, Yanxu Sun, Huishan Cai, Sizhe Duan2026年7月Nuclear FusionIF 3出版社

Synergistic heating using Ion Cyclotron Range of Frequencies (ICRFs) waves and Neutral Beam Injection (NBI) can produce fast ions (FIs) with energies significantly higher than those of the beam ions. The effects of NBI-ICRF synergy (NIS) FIs on NBI-fast-ion-driven fishbone instabilities are investigated using the M3D-K code. When the equilibrium modification induced by NIS FIs is neglected, the NIS population exerts a stabilizing influence on the fishbone mode. This stabilizing effect is enhanced with the increasing perpendicular temperature and beta of the NIS FIs. In addition, a high-frequency fishbone branch is driven when exceeds an onset threshold. When the equilibrium modification by NIS FIs is taken into account, the net effect becomes stabilizing for larger and destabilizing for smaller . The generalized energy principle indicates that the stabilizing contribution mainly originates from the non-resonant kinetic response of the NIS FIs, which depends on . In contrast, the adiabatic contribution, corresponding to the equilibrium modification, is destabilizing and is independent of . Therefore, the overall impact of NIS FIs is determined by the competition between the adiabatic and kinetic effects.

日本語訳

イオンサイクロトロン周波数帯(ICRF)波と中性粒子ビーム入射(NBI)を用いた相乗加熱は、ビームイオンよりも有意に高いエネルギーを持つ高速イオン(FI)を生成することができる。NBI-ICRF相乗効果(NIS)FIがNBI高速イオン駆動フィッシュボーン不安定性に及ぼす影響を、M3D-Kコードを用いて調べた。NIS FIによって誘起される平衡修正を無視した場合、NIS粒子集団はフィッシュボーンモードに対して安定化の影響を及ぼす。この安定化効果は、NIS FIの垂直温度 とベータ が増加するにつれて強化される。さらに、 が発生閾値を超えると、高周波フィッシュボーン分岐が駆動される。NIS FIによる平衡修正を考慮すると、正味の効果は、より大きな では安定化、より小さな では不安定化となる。一般化エネルギー原理は、安定化への寄与が主にNIS FIの非共鳴運動論的応答に由来し、これは に依存することを示している。対照的に、平衡修正に対応する断熱寄与は不安定化をもたらし、 に依存しない。したがって、NIS FIの全体的な影響は、断熱効果と運動論的効果の競合によって決定される。

wiki

Fusion Advanced Studies TorusIon cyclotron heatingNeutral beamEnergetic ionNeutral beam injection

AIによる論文要約

中性粒子ビーム注入とICRF波の相乗効果による高速イオンがフィッシュボーン不安定性に及ぼす影響
JA核融合プラズマ物理の研究者、特に高速粒子駆動不安定性やMHD安定性に興味のある大学院生や研究者。#核融合 #プラズマ物理 #フィッシュボーン不安定性 #NBI #ICRF
LLM向け: {"Title": "NBIとICRFの相乗効果による高速イオンがフィッシュボーン不安定性に与える影響", "Authors": "記載なし", "Resear…

この研究では、核融合プラズマにおける高速イオンが引き起こすフィッシュボーン不安定性に対する、中性粒子ビーム注入とICRF波の相乗効果の影響を調査しました。コンピューターシミュレーションを用いて、相乗効果で生成される高速イオンのエネルギーや密度が高い場合、不安定性を安定化することを発見しました。ただし、プラズマの平衡状態を変える効果を考慮すると、条件によっては不安定化することもあります。これは、断熱的な効果と運動論的な効果のバランスによるものです。この研究は、将来の核融合炉でプラズマを安定に保つための重要な知見を提供します。

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