Injection of high-energy neutrals is a common tool to heat the plasma and drive current non-inductively in fusion devices. Once neutrals ionize, the resulting energetic particles can drive instabilities that are detrimental for the performance and the predictability of plasma discharges. A broad deposition profile of neutrals from neutral beam injection, e.g. by aiming the beam tangentially on the outboard midplane (i.e. off-axis), is often assumed to limit those undesired effects by reducing the radial gradient of the EP density, thus reducing the drive for instabilities. However, this work presents new evidence that tangential neutral beam injection, including off-axis injection near the plasma mid-radius, can also lead to undesired effects such as the destabilization of Alfvénic instabilities. Time-dependent analysis with the TRANSP code indicates that instabilities are driven by a combination of radial and energy gradients in the distribution function of the energetic particles. The mechanisms for wave-particle interaction revealed by the energetic particle phase space resolved analysis are the basis to identify strategies to mitigate or suppress the observed instabilities.
高エネルギー中性粒子の入射は、核融合装置においてプラズマを加熱し、非誘導的に電流を駆動するための一般的な手法である。中性粒子が電離すると、生じた高エネルギー粒子は、プラズマ放電の性能と予測可能性に有害な不安定性を駆動し得る。中性粒子ビーム入射による中性粒子の広がった堆積分布、例えばビームを外側中平面に対して接線方向（すなわちオフアクシス）に向けることによるものは、高エネルギー粒子密度の動径勾配を低減することで、こうした望ましくない効果を抑制するとしばしば想定されている。しかしながら、本研究は、接線方向の中性粒子ビーム入射が、プラズマ中半径付近へのオフアクシス入射を含めて、アルヴェーン的不安定性の不安定化といった望ましくない効果も引き起こし得るという新たな証拠を提示する。TRANSPコードを用いた時間依存解析は、不安定性が高エネルギー粒子の分布関数における動径勾配とエネルギー勾配の組み合わせによって駆動されることを示している。高エネルギー粒子の位相空間分解解析によって明らかにされた波動-粒子相互作用のメカニズムは、観測された不安定性を緩和または抑制するための方策を特定する基礎となる。