Alfvén Eigenmodes (AE) and magneto-hydrodynamic (MHD) modes are destabilized in DIII-D reverse magnetic shear configurations and may limit the performance of the device. We use the reduced MHD equations in a full 3D system, coupled with equations of density and parallel velocity moments for the energetic particles (with gyro-fluid closures) as well as the geodesic acoustic wave dynamics, to study the properties of instabilities observed in DIII-D reverse magnetic shear discharges. The aim of the study consists in finding ways to avoid or minimize MHD and AE activity for different magnetic field configurations and neutral beam injection (NBI) operational regimes. The simulations show at the beginning of the discharge, before the reverse shear region is formed, a plasma that is AE unstable and marginally MHD stable. As soon as the reverse shear region appears, ideal MHD modes are destabilized with a larger growth rate than the AEs. Both MHD modes and AEs coexist during the discharge, although the MHD modes are more unstable as the reverse shear region deepens. The simulations indicate the destabilization of Beta induced AE (BAE), Toroidal AE (TAE), elliptical AE (EAE) and reverse shear AE (RSAE) at different phases of the discharges, showing a reasonable agreement between the frequency range of the dominant modes in the simulations and the diagnostic measurements. A further analysis of the NBI operational regime indicates that the AE stability can be improved if the NBI injection is off axis, because on-axis injection leads to AEs with larger growth rate and frequency. In addition, decreasing the beam energy or increasing the NBI relative density (the ratio between the energetic particle and thermal plasma density) leads to AEs with larger growth rate and frequency, so an NBI operation in the weakly resonant regime requires higher beam energies than in the experiment (). The MHD linear stability can be also improved if the reverse shear region and the q profile near the magnetic axis are in between the rational surfaces q = 2 and q = 1, particularly if there is a region in the core with negative shear, avoiding a flat q profile near the magnetic axis. The simulations also show a smooth transition between MHD modes and low frequency AE, no critical , pointing out an overlap between MHD and AE activity for modes with frequencies lower than 30 kHz. This is in the range of beta acoustic Alfven eigenmodes (BAAE) and BAE.
アルヴェン固有モード（AE）と磁気流体力学（MHD）モードは、DIII-Dの逆磁気シア配位において不安定化され、装置の性能を制限する可能性がある。我々は、完全3次元系における簡約MHD方程式を、高エネルギー粒子の密度および平行速度モーメントの方程式（ジャイロ流体閉包を伴う）と測地線音響波ダイナミクスに結合させて、DIII-D逆磁気シア放電で観測される不安定性の特性を研究する。研究の目的は、異なる磁場配位および中性粒子ビーム入射（NBI）運転領域に対して、MHDおよびAE活動を回避または最小化する方法を見つけることにある。シミュレーションは、放電の初期、逆シア領域が形成される前に、AE不安定かつMHD的にわずかに安定なプラズマを示す。逆シア領域が現れるとすぐに、理想MHDモードがAEよりも大きな成長率で不安定化される。MHDモードとAEは放電中に共存するが、逆シア領域が深まるにつれてMHDモードの方がより不安定になる。シミュレーションは、放電の異なる位相におけるベータ誘起AE（BAE）、トロイダルAE（TAE）、楕円AE（EAE）、および逆シアAE（RSAE）の不安定化を示しており、シミュレーションにおける主要モードの周波数範囲と計測測定との間に合理的な一致を示している。NBI運転領域のさらなる解析は、NBI入射がオフアクシスである場合にAE安定性が改善され得ることを示している。なぜなら、オンアクシス入射はより大きな成長率と周波数を持つAEを引き起こすからである。さらに、ビームエネルギーを減少させるか、NBI相対密度（高エネルギー粒子と熱プラズマ密度の比）を増加させると、より大きな成長率と周波数を持つAEが生じるため、弱共鳴領域でのNBI運転は、実験（）よりも高いビームエネルギーを必要とする。MHD線形安定性はまた、逆シア領域と磁気軸近傍のq分布が有理面q = 2とq = 1の間にある場合、特にコアに負のシアを持つ領域がある場合に改善され得る。これにより磁気軸近傍の平坦なq分布が回避される。シミュレーションはまた、MHDモードと低周波AEの間の滑らかな遷移を示し、臨界はなく、30 kHz未満の周波数を持つモードに対するMHDとAE活動の重複を指摘している。これはベータ音響アルヴェン固有モード（BAAE）およびBAEの範囲にある。