We investigate analytically the effects of energetic particles (EPs) on the instability of the density-gradient-driven collisionless trapped electron mode (CTEM) through linear gyrokinetic theory and bounce kinetic theory in tokamak plasmas. The effects of EPs, including fusion-born alpha particles and neutral-beam-injection-driven beam ions, on the CTEM instability are compared for the dynamic model with slowing-down (SD) and equivalent Maxwellian (EM) equilibrium EP distribution functions and dilution model. It is found that the density-gradient-driven CTEM instability in the long wavelength regime can be further destabilized by EPs mainly due to the downshift in the real frequency of the mode by dilution effects. This is attributed to more resonant electrons around the smaller phase velocity of the drift wave and the consequent stronger excitation of CTEM instability. The growth rate is slightly higher for the dilution model as compared to that for the dynamic model since the Landau damping effects of EPs are neglected in the dilution model. Moreover, there is no significant difference in the growth rate between the cases of SD and EM equilibrium EP distribution functions, except for the case of alpha particles and with relatively higher electron temperature.
我々は、トカマクプラズマにおける線形ジャイロ運動論理論とバウンス運動論理論を通じて、高エネルギー粒子（EP）が無衝突捕捉電子モード（CTEM）の不安定性に及ぼす影響を解析的に調査する。減速（SD）および等価マクスウェル（EM）平衡EP分布関数を用いた動的モデルと希釈モデルについて、核融合生成アルファ粒子や中性粒子入射生成ビームイオンを含むEPがCTEM不安定性に及ぼす影響を比較する。長波長領域における密度勾配駆動CTEM不安定性は、主に希釈効果によるモードの実周波数の低下によって、EPによりさらに不安定化され得ることが見出された。これは、ドリフト波のより小さな位相速度付近に存在するより多くの共鳴電子に起因し、その結果CTEM不安定性のより強い励起をもたらす。成長率は、動的モデルと比較して希釈モデルの方がわずかに高い。これは、希釈モデルではEPのランダウ減衰効果が無視されているためである。さらに、アルファ粒子の場合と電子温度が比較的高い場合を除いて、SD平衡EP分布関数とEM平衡EP分布関数の間で成長率に有意な差は見られない。