The purpose of this work is to reveal the effects of the energetic particle mode (EPM) on fast-ion transport and consequent fast-ion loss in the compact helical system (CHS). For this purpose, fast particle diagnostics capable of following fast events originating from the EPM (f < 100 kHz) and from the toroidicity-induced Alfvén eigenmode (TAE) (f = 100–200 kHz) are employed in CHS. Experiments show that the EPM excited by co-circulating fast ions in an outward-shifted configuration is identified as a mode of m/n = 3/2 and can enhance fast-ion loss when its magnetic fluctuation amplitude exceeds ∼4 × 10−5 T at the magnetic probe position. The lost fast-ion probe (LIP) located at the outboard side of the torus indicates that bursting EPMs lead to periodically enhanced losses of co-going fast ions having smaller pitch angles in addition to losses of marginally co-passing fast ions. Coinciding with EPM bursts, the Hα light detector viewing the peripheral region at the outboard side also shows large pulsed increases similar to that of the LIP whereas the detector viewing the peripheral region at the inboard side does not. This is also evidence that fast ions are expelled to the outboard side due to the EPM. The charge-exchange neutral particle analyser indicates that only fast ions whose energy is close to the beam injection energy Eb are strongly affected by EPM, suggesting in turn that observed EPMs are excited by fast ions having energy close to Eb.
本研究の目的は、コンパクトヘリカルシステム (CHS) における高エネルギー粒子モード (EPM) が高速イオン輸送とそれに伴う高速イオン損失に及ぼす影響を明らかにすることである。この目的のために、EPM (f < 100 kHz) およびトロイダル性誘起アルヴェン固有モード (TAE) (f = 100–200 kHz) に起因する高速事象を追跡できる高速粒子計測をCHSにおいて用いる。実験により、外側シフト配位においてコー循環高速イオンによって励起されるEPMは、m/n = 3/2 のモードとして同定され、磁気プローブ位置でのその磁気揺動振幅が ∼4 × 10−5 T を超えると高速イオン損失を増大させ得ることが示される。トーラス外側に設置された損失高速イオンプローブ (LIP) は、バースト状EPMが、境界的コー通過高速イオンの損失に加えて、より小さいピッチ角を持つコー方向進行高速イオンの周期的に増大した損失を引き起こすことを示す。EPMバーストと同時に、外側の周辺領域を観測するHα光検出器もLIPと同様の大きなパルス状の増加を示すが、内側の周辺領域を観測する検出器は示さない。これもまた、EPMによって高速イオンが外側に排出される証拠である。荷電交換中性粒子分析器は、エネルギーがビーム入射エネルギー Eb に近い高速イオンのみがEPMによって強く影響を受けることを示しており、そのことは、観測されたEPMが Eb に近いエネルギーを持つ高速イオンによって励起されていることを示唆している。