Density sweeping-down experiments have been performed in order to investigate the electron dynamics and the effects on instabilities such as magnetohydrodynamics (MHD) in the low collisionality regime in the Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST). It is found that an electrostatic instability is always excited which is recognized as the anomalous Doppler instability (ADI). The ADI is characterized by the stair-stepping electron cyclotron emission (ECE), converting the parallel energy to the perpendicular component of energetic electrons in the direction of the magnetic field. The background electron temperature profile is redistributed which results in the gradient change in the core. Non-negligible bootstrap current causes the loop voltage decrease. The bootstrap current is dissipated by the bursting MHD instability which is explained as the Alfvén-acoustic mode. Analysis indicates that bulk electrons are easily trapped in the steepened temperature gradient region, intensifying the asymmetry of electron velocity distribution in the parallel direction and creating the bootstrap current in the low-collisionality regime. In particular, it is shown that the global Alfvén-acoustic mode dramatically removes trapped electrons and quenches the bootstrap current, which is the main limit for the bootstrap current life.
密度掃引実験が、Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST) における低衝突領域での電子ダイナミクスと、磁気流体力学 (MHD) などの不安定性への影響を調べるために実施された。静電不安定性が常に励起され、これは異常ドップラー不安定性 (ADI) として認識されることが見出された。ADI は、高エネルギー電子の平行方向のエネルギーを垂直方向の成分へ変換する、階段状の電子サイクロトロン放射 (ECE) によって特徴づけられる。背景の電子温度分布が再分配され、その結果コア領域の勾配が変化する。無視できないブートストラップ電流がループ電圧の低下を引き起こす。ブートストラップ電流は、アルヴェン・音響モードとして説明されるバースティング MHD 不安定性によって散逸される。解析により、バルク電子は急峻化した温度勾配領域に容易に捕捉され、平行方向の電子速度分布の非対称性を強め、低衝突領域においてブートストラップ電流を生成することが示される。特に、グローバルなアルヴェン・音響モードが捕捉電子を劇的に除去し、ブートストラップ電流を消滅させることが示される。これはブートストラップ電流の寿命に対する主要な制限となる。