The redistribution of high energy alpha particles due to internal kink modes is studied in plasmas with ITER-like parameters. The exact particle trajectories in the total fields, equilibrium plus perturbation, are calculated. The equilibrium magnetic field is obtained by analytically solving the Grad–Shafranov equation and the perturbed electric and magnetic fields are reconstructed using ideal MHD and the experimental information about the displacement eigenfunction. The (1, 1), (2, 2) and (2, 1) modes are included and the effect of changing their amplitude and frequency is determined. The results show that if the conditions are similar to those reported in Igochine et al (2007 Nucl. Fusion47 23), the peak density of counter-passing particles decreases between 25% and 40% (depending on the energy); the peak of the trapped particles density shifts outwards by approximately 10% of the minor radius and the total on axis density decreases by more than 25%. This redistribution occurs inside the q = 1 surface. The addition of a (2, 1) mode, which can produce the stochastization of the magnetic field, significantly increases particle redistribution and allows particles to spread beyond the q = 1 surface. Different groups of particles (co-passing, counter-passing, trapped) respond differently to the perturbations.
内部キンクモードによる高エネルギーアルファ粒子の再分布を、ITER類似パラメータを持つプラズマにおいて研究する。平衡場と摂動場の合計である完全粒子軌道を計算する。平衡磁場はGrad–Shafranov方程式を解析的に解くことによって得られ、摂動電場および磁場は、理想MHDと変位固有関数に関する実験情報を用いて再構成される。(1,1)、(2,2)、(2,1)モードが含まれ、それらの振幅と周波数を変化させた場合の影響が決定される。結果は、Igochineら(2007 Nucl. Fusion 47 23)が報告した条件と類似した条件下では、反方向通過粒子の密度ピークが(エネルギーに依存して)25%から40%減少することを示す。捕捉粒子の密度ピークは、小半径の約10%外側にシフトし、総軸上密度は25%以上減少する。この再分布はq=1面の内側で発生する。(2,1)モードの追加は、磁場の確率化を引き起こす可能性があり、粒子再分布を大幅に増大させ、粒子をq=1面の外側へ広げることができる。異なる粒子群(同方向通過、反方向通過、捕捉)は、摂動に対して異なる応答を示す。