The effects of fusion-born alpha (α) particles on zonal flow (ZF) driven by collisionless trapped electron mode (CTEM) turbulence are analytically investigated, using gyrokinetic and bounce kinetic theories in the deuterium–tritium (D–T) tokamak plasmas. It is found that ZF growth rate is increased by α particles because of the reduction of polarization shielding as well as enhancement of CTEM instability. The results of this paper are qualitatively consistent with the enhancement of the level of residual ZF by α particles in (Cho and Hahm 2019 Nucl. Fusion59 066026). The parametric dependence of ZF growth rate is also analyzed. The increment of ZF growth rate is further enhanced by α particles with higher fraction and steeper density profile. Besides, the dependence of ZF growth rate on electron temperature Te could be changed qualitatively by the presence of α particles when Ti = Te. Moreover, the difference of ZF growth rates in the presence of α particles with slowing down and equivalent Maxwellian distribution functions is very weak. These results could be very important for accurate prediction of the confinement in the future burning plasmas such as International Thermonuclear Experimental Reactor and China Fusion Engineering Test Reactor.
核融合由来のアルファ（α）粒子が、無衝突捕捉電子モード（CTEM）乱流によって駆動される帯状流（ZF）に及ぼす影響を、ジャイロ運動論およびバウンス運動論を用いて、重水素–トリチウム（D–T）トカマクプラズマ中で解析的に調べた。帯状流の成長率は、α粒子による分極遮蔽の低減とCTEM不安定性の増強により、α粒子の存在によって増大することが見出された。本論文の結果は、α粒子による残留帯状流レベルの増大を示した(Cho and Hahm 2019 Nucl. Fusion 59 066026)の結果と定性的に一致する。帯状流成長率のパラメータ依存性も解析された。帯状流成長率の増分は、α粒子の割合が高く、密度分布がより急峻な場合にさらに増強される。さらに、Ti = Te の場合、帯状流成長率の電子温度 Te に対する依存性は、α粒子の存在によって定性的に変化し得る。また、減速分布および等価マクスウェル分布関数を持つα粒子が存在する場合の帯状流成長率の差は非常に小さい。これらの結果は、国際熱核融合実験炉（ITER）や中国核融合工学試験炉（CFETR）などの将来の燃焼プラズマにおける閉じ込めの正確な予測にとって極めて重要であり得る。