In this paper, we report the novel experimental observation of both unstable and stable toroidicity-induced Alfvén eigenmodes (TAEs) measured simultaneously in a JET tokamak plasma. The three-ion-heating scheme (D-DNBI-3He) is employed to accelerate deuterons to MeV energies, thereby destabilizing TAEs with toroidal mode numbers n = 3–5, each decreasing in mode amplitude. At the same time, the Alfvén eigenmode active diagnostic resonantly excites a stable n = 6 TAE with total normalized damping rate −γ/ω0 ≈ 1%–4%. Hybrid kinetic-MHD modeling with codes NOVA-K and MEGA both find eigenmodes with similar frequencies, mode structures, and radial locations as in experiment. NOVA-K demonstrates good agreement with the n = 3, 4, and 6 TAEs, matching the damping rate of the n = 6 mode within uncertainties and identifying radiative damping as the dominant contribution. Improved agreement is found with MEGA for all modes: the unstable n = 3–5 and stable n = 2, 6 modes, with the latter two stabilized by higher intrinsic damping and lower fast ion drive, respectively. While some discrepancies remain to be resolved, this unique validation effort gives us confidence in TAE stability predictions for future fusion devices.
本論文では、JETトカマクプラズマにおいて、不安定なトロイダルモード数n = 3–5のアルヴェン固有モード（TAE）と、安定なn = 6のTAEが同時に測定された新規の実験的観測結果を報告する。三イオン加熱方式（D-DNBI-3He）を用いて重陽子をMeVエネルギーまで加速し、それによりトロイダルモード数n = 3–5のTAEを不安定化させた。各モードは振幅が減少している。同時に、アルヴェン固有モード能動診断装置により、安定なn = 6のTAEが共鳴的に励起され、その全規格化減衰率は−γ/ω0 ≈ 1%–4%であった。運動論的MHDハイブリッドモデリングであるNOVA-KとMEGAの両コードにより、実験と同様の周波数、モード構造、および半径方向位置を持つ固有モードが見出された。NOVA-Kはn = 3、4、6のTAEと良好な一致を示し、n = 6モードの減衰率を不確実性の範囲内で再現し、放射減衰が支配的な寄与であることを明らかにした。MEGAは全モードに対してより良好な一致を示した。すなわち、不安定なn = 3–5モードと安定なn = 2、6モードの両方についてであり、後者の2つはより高い固有減衰とより低い高速粒子駆動により安定化されている。いくつかの不一致は未解決のまま残されているものの、この独自の検証努力は、将来の核融合装置におけるTAE安定性予測に対する信頼性を与えるものである。