The topic of the behaviour of energetic alpha particles in magnetic fusion confined plasmas is perhaps the ultimate frontier plasma physics issue that needs to be understood in the quest to achieve controlled power from the fusion reaction in magnetically confined plasmas. The partial pressure of alpha particles in a burning plasma will be ~5–10% of the total pressure and under these conditions the alpha particles may be prone to develop instability through Alfvénic interaction. This may lead, even with moderate alpha particle loss, to a burn quench or severe wall damage. Alternatively, benign Alfvénic signals may allow the vital information to control a fusion burn.The significance of this issue has led to extensive international investigations and a biannual meeting that began in Kyiv in 1989, followed by subsequent meetings in Aspenäs (1991), Trieste (1993), Princeton (1995), JET/Abingdon (1997), Naka (1999), Gothenburg (2001), San Diego (2003), Takayama (2005), Kloster Seeon (2007) and Kyiv (2009). The meeting was initially entitled 'Alpha Particles in Fusion Research' and then was changed during the 1997 meeting to 'Energetic Particles in Magnetic Confinement Systems' in appreciation of the need to study the significance of the electron runaway, which can lead to the production of energetic electrons with energies that can even exceed the energy produced by fusion products. This special issue presents some of the mature interesting work that was reported at the 12th IAEA Technical Meeting on Energetic Particles in Magnetic Confinement Systems, which was held in Austin, Texas, USA (7–11 September 2011). This meeting immediately followed a related meeting, the 5th IAEA Technical Meeting on Theory of Plasma Wave Instabilities (5–7 September 2011). The meetings shared one day (7 September 2011) with presentations relevant to both groups.The presentations from most of the participants, as well as some preliminary versions of papers, are available at the websites [1, 2]. To view a presentation or paper, go to the link 'program', view the list or speakers and poster presenters and press 'talk' or 'paper' under the appropriate name. Summaries of the Energetic Particle Conference presentations were given by Kazuo Toi and Boris Breizman. They respectively discussed the experimental and theoretical progress presented at the meeting. Their presentations can be viewed on the 'iaeaep' website [1], by pressing 'Summary–I (or II)' by each of their names.Highlights of this meeting include the tremendous progress that has been achieved in the development of diagnostics that enables the 'viewing' of internal fluctuations and allows comparison with theoretical predictions, as demonstrated, for example, in the talks of P. Lauber and M. Osakabe. The need and development of hardened diagnostics in the severe radiation environment, such as those that will exist in ITER, was discussed in the talks of V. Kiptiley and V.A. Kazakhov. In theoretical studies, much of the effort is focused on nonlinear phenomena. For example, detailed comparison of theory and experiment on D-III-D on the n = 0 geodesic mode was reported in separate papers by R. Nazikian and G. Fu. A large number of theoretical papers were presented on wave chirping including a paper by B.N. Breizman, which notes that continual wave chirping from a single frequency may emanate continuously once marginal stability conditions have been established. Another area of wide interest was the detailed study of alpha orbits in a burning plasma, where losses can come from perturbations from perfect toroidal symmetry arising from finite coil number, magnetic field imperfections introduced by diagnostic or test modules and from instability. An important area of development, covered by M.A. Hole and D.A. Spong, is concerned with the self-consistent treatment of the induced fields that accounts for responses beyond vacuum field perturbations or a pure toroidally symmetric MHD response. In addition, a significant number of studies focused on understanding nonlinear behaviour by means of computer simulation of energetic particle driven instability.An under-represented area of investigation was the study of electron runaway formation during major tokamak disruptions. It was noted in an overview by S. Putvinski that electron energies in the 10–20 MeV range is to be expected during projected major disruptions in ITER and that reliable methods for mitigation of the runaway process needs to be developed. Significant recent work in the field of the disruption induced electron runaway, which was reported by J. Riemann, does not appear in this special issue of Nuclear Fusion as the work had been previously submitted to Physics of Plasmas [3]. Overall it is clear that reliable mitigation of electron runaway is an extremely important topic that is in need of better understanding and solutions.It has been my pleasure to serve as the organizer of the 12th meeting and to serve as a Guest Editor of this issue of Nuclear Fusion. I am sure that the contents of this issue will serve as a valuable research guide to the field of energetic particle behaviour in a burning plasma for many years to come. The site of the next meeting will by Beijing, China in the fall of 2013, which will be organized by Zinghong Lin.References[1] Program 2011 12th IAEA Technical Meeting on Energetic Particles in Magnetic Confinement Systems (Austin, Texas, USA, 7–11 September 2011)http://w3fusion.ph.utexas.edu/ifs/iaeaep/program.html[2] Program 2011 5th IAEA Technical Meeting on Theory of Plasma Wave Instabilities (Austin, Texas, USA, 5–7 September 2011) http://w3fusion.ph.utexas.edu/ifs/iaeapi/program.html[3] Riemann J., Smith H.M. and Helander P. 2012 Phys. Plasmas19 012507
磁気閉じ込め核融合プラズマにおける高エネルギーアルファ粒子の挙動というテーマは、おそらく、磁気閉じ込めプラズマにおける核融合反応からの制御出力を達成するための探求において理解される必要がある究極のプラズマ物理学の課題である。燃焼プラズマ中のアルファ粒子の分圧は全圧の約5〜10%になり、これらの条件下では、アルファ粒子はアルフベン相互作用を通じて不安定性を発展させる傾向がある可能性がある。これは、中程度のアルファ粒子損失であっても、燃焼の停止または深刻な壁損傷につながる可能性がある。あるいは、無害なアルフベンシグナルが核融合燃焼を制御するための重要な情報を提供する可能性もある。この問題の重要性から、国際的な調査が広範囲にわたって行われ、1989年にキエフで開始された年2回の会合が開かれ、その後、アスペネース(1991年)、トリエステ(1993年)、プリンストン(1995年)、JET/アビンドン(1997年)、那珂(1999年)、ヨーテボリ(2001年)、サンディエゴ(2003年)、高山(2005年)、クロスター・ゼーオン(2007年)、キエフ(2009年)で開催された。この会合は当初「Alpha Particles in Fusion Research」と題されていたが、1997年の会合で、核融合生成物によって生成されるエネルギーを超える可能性さえある高エネルギー電子の生成につながる可能性のある逃走電子の重要性を研究する必要性から、「Energetic Particles in Magnetic Confinement Systems」に変更された。本特集号は、2011年9月7日から11日に米国テキサス州オースティンで開催された第12回IAEA技術会合「Energetic Particles in Magnetic Confinement Systems」で報告された、成熟した興味深い研究の一部を紹介するものである。この会合の直後には、関連会合である第5回IAEA技術会合「Theory of Plasma Wave Instabilities」(2011年9月5日〜7日)が開催された。両会合は1日(2011年9月7日)を共有し、両グループに関連する発表が行われた。参加者の大半の発表と、いくつかの論文の暫定版は、ウェブサイト[1、2]で入手できる。発表や論文を見るには、「プログラム」リンクに移動し、講演者とポスター発表者のリストを表示して、該当する名前の下にある「講演」または「論文」を押す。高エネルギ-粒子会議の発表の要約は、Kazuo Toi氏とBoris Breizman氏によって行われた。両氏はそれぞれ、会議で発表された実験的および理論的進歩について議論した。彼らの発表は、「iaeaep」ウェブサイト[1]で、それぞれの名前の横にある「要約-I(またはII)」を押すことで見ることができる。この会合のハイライトには、内部の変動を「視覚化」し、理論的予測との比較を可能にする診断法の開発における目覚ましい進歩が含まれており、例えば、P. Lauber氏とM. Osakabe氏の講演で実証された。ITERに存在するような過酷な放射線環境下での強化診断装置の必要性と開発については、V. Kiptiley氏とV.A. Kazakhov氏の講演で議論された。理論的研究では、その努力の多くは非線形現象に焦点を当てている。例えば、D-III-Dにおけるn = 0測地線モードに関する理論と実験の詳細な比較は、R. Nazikian氏とG. Fu氏によって別々の論文で報告された。波動チャープに関する多数の理論論文が発表され、B.N. Breizman氏の論文は、周縁安定条件が確立されると、単一周波数からの連続的な波動チャープが継続的に放射される可能性があることを指摘している。もう一つの広い関心を集めた分野は、燃焼プラズマにおけるアルファ粒子軌道の詳細な研究であり、損失は、有限コイル数による完全なトロイダル対称性からの摂動、診断またはテストモジュールによって導入された磁場の不完全性、および不安定性から生じる可能性がある。M.A. Hole氏とD.A. Spong氏によって扱われた重要な発展分野は、真空磁場摂動や純粋なトロイダル対称MHD応答を超えた応答を説明する誘導場の自己無頓着な扱いに関するものである。さらに、かなりの数の研究が、高エネルギー粒子駆動不安定性のコンピューターシミュレーションによる非線形挙動の理解に焦点を当てた。十分に研究されていない分野は、主要なトカマク崩壊時における逃走電子の生成の研究であった。S. Putvinski氏の概要で、ITERの予想される主要な崩壊時には10〜20MeVの範囲の電子エネルギーが予想され、逃走過程を緩和するための信頼性の高い方法を開発する必要があることが指摘された。J. Riemann氏によって報告された、崩壊誘起逃走電子の分野における最近の重要な研究は、その研究が以前にPhysics of Plasmas [3]に提出されていたため、このNuclear Fusionの特集号には掲載されていない。全体として、電子の逃走を確実に緩和することは、より良い理解と解決策を必要とする極めて重要なテーマであることは明らかである。第12回会合の主催者を務め、このNuclear Fusionの特集号のゲストエディターを務めることができたことは、私の喜びである。この号の内容が、今後何年にもわたって、燃焼プラズマにおける高エネルギー粒子挙動の分野における貴重な研究ガイドとなることを確信している。次回の会合は、2013年秋に中国の北京で開催され、Zinghong Lin氏が主催する予定である。 参考文献 [1] Program 2011 12th IAEA Technical Meeting on Energetic Particles in Magnetic Confinement Systems (Austin, Texas, USA, 7–11 September 2011)http://w3fusion.ph.utexas.edu/ifs/iaeaep/program.html [2] Program 2011 5th IAEA Technical Meeting on Theory of Plasma Wave Instabilities (Austin, Texas, USA, 5–7 September 2011) http://w3fusion.ph.utexas.edu/ifs/iaeapi/program.html [3] Riemann J., Smith H.M. and Helander P. 2012 Phys. Plasmas19 012507