In future fusion devices fast particles must be well confined in order to transfer their energy to the background plasma. Magnetohydrodynamic instabilities like toroidal Alfvén eigenmodes or core-localized modes such as beta-induced Alfvén eigenmodes and reversed shear Alfvén eigenmodes, both driven by fast particles, can lead to significant losses. This is observed in many ASDEX Upgrade discharges. This study applies the drift-kinetic HAGIS code with the aim of understanding the underlying resonance mechanisms, especially in the presence of multiple modes with different frequencies. Of particular interest is the resonant interaction of particles simultaneously with two different modes, referred to as 'double-resonance'. Various mode overlapping scenarios with different q profiles are considered. It is found that, depending on the radial mode distance, double-resonance is able to enhance growth rates as well as mode amplitudes significantly. Surprisingly, no radial mode overlap is necessary for this effect. Quite the contrary is found: small radial mode distances can lead to strong nonlinear mode stabilization of a linearly dominant mode.
将来の核融合装置において、高速粒子は背景プラズマにエネルギーを伝達するために、良好に閉じ込められなければならない。トロイダルアルヴェン固有モードやベータ誘起アルヴェン固有モード、逆シアアルヴェン固有モードのようなコア局在モードを含む磁気流体力学的不安定性は、高速粒子によって駆動され、大きな損失を引き起こす可能性がある。これは多くのASDEX Upgrade放電で観測されている。本研究では、ドリフト運動論的HAGISコードを適用し、特に異なる周波数を持つ複数のモードが存在する場合の、基礎となる共鳴メカニズムの理解を目的とする。特に注目するのは、粒子が2つの異なるモードと同時に共鳴する相互作用、すなわち「二重共鳴」である。異なるqプロファイルを持つ様々なモード重複シナリオを考察する。その結果、動径方向のモード間距離に依存して、二重共鳴は成長率とモード振幅の両方を有意に増強できることが見出された。驚くべきことに、この効果には動径方向のモード重複は必要ない。むしろ逆に、小さな動径方向モード間距離は、線形的に支配的なモードの強い非線形安定化をもたらす可能性があることが見出された。