Properties of the instability of compressional Alfvén eigenmodes (CAEs) in tokamak plasmas are studied in the cold plasma approximation with an emphasis on the instability driven by the energetic minority ion cyclotron resonance heating (ICRH) ions. The goal of the paper is to address a long standing problem of CAE half proton cyclotron harmonic excitation observed in pure deuterium plasma basing on new observations from Joint European Torus. As an example we apply earlier developed theory (Gorelenkov N.N. and Cheng C.Z. 1995 Nucl. Fusion35 1743) to compare two cases: ion cyclotron emission (ICE) driven by charged fusion products and ICRH minority-driven ICE (MICE) (Cottrell G.A. 2000 Phys. Rev. Lett.84 2397) recently observed on JET. Particularly in MICE spectrum, only instabilities with even harmonics of deuterium cyclotron frequency at the low-field-side plasma edge were reported. Odd deuterium-cyclotron frequency harmonics of ICE spectrum with frequencies between the integer cyclotron harmonics of protons can be driven only via the Doppler shifted cyclotron wave–particle resonance of CAEs with fusion products, but are shown to be damped due to the electron Landau damping in experiments on MICE. Excitation of odd harmonics of MICE with high-field-side heating is predicted. Dependence of the MICE instability on the electron temperature is studied and is shown to be strong. Low electron β is required to excite odd harmonics of MICE.
圧縮性アルヴェン固有モード（CAE）のトカマクプラズマにおける不安定性の特性を、冷プラズマ近似の下で研究し、特に高エネルギー少数イオンのイオンサイクロトロン共鳴加熱（ICRH）によって駆動される不安定性に焦点を当てる。本論文の目的は、純重水素プラズマにおいて観測されたCAEの半プロトンサイクロトロン高調波励起という長年の問題に、JET（共同欧州トーラス）からの新たな観測結果に基づいて取り組むことである。例として、先行研究（Gorelenkov N.N. and Cheng C.Z. 1995 Nucl. Fusion 35 1743）で開発された理論を適用し、二つの場合を比較する：荷電核融合生成物によって駆動されるイオンサイクロトロン放射（ICE）と、ICRH少数イオンによって駆動されるICE（MICE）（Cottrell G.A. 2000 Phys. Rev. Lett. 84 2397）であり、これらは最近JETで観測された。特にMICEスペクトルにおいては、低磁場側プラズマ端での重水素サイクロトロン周波数の偶数次高調波のみが不安定性として報告されている。プロトンのサイクロトロン周波数の整数倍の間にある重水素サイクロトロン周波数の奇数次高調波のICEスペクトルは、CAEと核融合生成物とのドップラーシフトサイクロトロン波動-粒子共鳴によってのみ駆動され得るが、実験では電子ランダウ減衰により減衰することが示されている。高磁場側加熱によるMICEの奇数次高調波の励起が予測される。MICE不安定性の電子温度依存性が研究され、その依存性が強いことが示されている。MICEの奇数次高調波を励起するには低い電子ベータ値が必要である。