Dedicated experiments were performed in JET DTE2 plasmas for obtaining an α-particle bump-on-tail (BOT) distribution aiming at exciting Alfvén eigenmodes (AEs). Neutral beam injection-only heating with modulated power was used so that fusion-born α-particles were the only ions present in the MeV energy range in these DT plasmas. The beam power modulation on a time scale shorter than the α-particle slowing down time was chosen for modulating the α-particle source and thus sustaining a BOT in the α-particle distribution. High-frequency modes in the toroidicity-induced Alfven eigenmode (TAE) frequency range and multiple short-lived modes in a wider frequency range have been detected in these DT discharges with interferometry, soft x-ray cameras, and reflectometry. The modes observed were localised close to the magnetic axis, and were not seen in the Mirnov coils. Analysis with the TRANSP and Fokker-Planck FIDIT codes confirms that α-particle distributions with BOT in energy were achieved during some time intervals in these discharges though no clear correlation was found between the times of the high-frequency mode excitation and the BOT time intervals. The combined magneto-hydrodynamic (MHD) and kinetic modelling studies show that the high-frequency mode in the TAE frequency range is best fitted with a TAE of toroidal mode number n= 9. This mode is driven mostly by the on-axis beam ions while the smaller drive due to the pressure gradient of α-particles allows overcoming the marginal stability and exciting the mode (Oliver et al 2023 Nucl. Fusion submitted). The observed multiple short-lived modes in a wider frequency range are identified as the on-axis kinetic AEs predicted in Rosenbluth and Rutherford (1975 Phys. Rev. Lett.34 1428).
JET DTE2プラズマにおいて、アルファ粒子のバンプ・オン・テール(BOT)分布を得てAlfvén固有モード(AE)を励起することを目的とした専用実験が実施された。変調出力による中性粒子ビーム入射のみの加熱を用いることで、これらのDTプラズマにおいてMeVエネルギー範囲に存在するイオンは核融合由来のアルファ粒子のみとした。ビーム出力変調は、アルファ粒子の減速時間よりも短い時間スケールで行い、アルファ粒子源を変調してアルファ粒子分布にBOTを持続させることを選択した。トロイダル性誘起Alfvén固有モード(TAE)周波数範囲の高周波モードと、より広い周波数範囲における複数の短寿命モードが、これらのDT放電において干渉計、軟X線カメラ、反射計により検出された。観測されたモードは磁気軸近傍に局在しており、Mirnovコイルでは観測されなかった。TRANSPおよびFokker-Planck FIDITコードを用いた解析により、これらの放電のいくつかの時間間隔において、エネルギーに関するBOTを持つアルファ粒子分布が達成されたことが確認されたが、高周波モード励起の時期とBOT時間間隔との間に明確な相関は見られなかった。複合的な磁気流体力学(MHD)および運動論的モデリング研究により、TAE周波数範囲の高周波モードは、トロイダルモード数n=9のTAEに最もよく適合することが示された。このモードは主に軸上のビームイオンによって駆動され、アルファ粒子の圧力勾配によるより小さな駆動が、臨界安定性を克服してモードを励起することを可能にする(Oliver et al 2023 Nucl. Fusion submitted)。より広い周波数範囲で観測された複数の短寿命モードは、Rosenbluth and Rutherford (1975 Phys. Rev. Lett.34 1428)で予測された軸上の運動論的AEとして同定される。