In the Large Helical Device (LHD) experiments using fast protons and fast deuterons, hybrid simulations were performed with the MEGA code to investigate the synergistic effects of multiple fast-ion species on instabilities and fast-ion transport, where multiple fast ions interact with the magnetohydrodynamic fluid. In the MEGA simulations, the burst amplitude of Alfvén eigenmodes (AEs) after the fast-ion stored energy reaches a steady state is larger than that before the steady state, leading to a significant increase in the fast-ion loss rate. The dominant AE frequencies obtained in the simulations are in good agreement with those observed in the experiments. In the case of multiple fast-ion species, additional AEs appear that are absent when only a single fast-ion species drives the AEs, and these modes are caused by the redistribution of multiple fast ions. Consequently, these additional AEs lead to increased loss rates of both fast protons and fast deuterons. The synergistic effect of multiple fast-ion species is thus shown to enhance fast-ion transport and losses in the LHD.
大型ヘリカル装置(LHD)において高速陽子と高速重陽子を用いた実験では、複数の高速イオン種が不安定性と高速イオン輸送に及ぼす相乗効果を調査するために、MEGAコードを用いたハイブリッドシミュレーションが実施された。ここでは、複数の高速イオンが磁気流体力学流体と相互作用する。MEGAシミュレーションでは、高速イオンの蓄積エネルギーが定常状態に達した後のアルフヴェン固有モード(AEs)のバースト振幅は、定常状態前のそれよりも大きく、高速イオン損失率の顕著な増加をもたらす。シミュレーションで得られた主要なAE周波数は、実験で観測されたものとよく一致している。複数の高速イオン種の場合、単一の高速イオン種のみがAEsを駆動する場合には存在しない追加のAEsが出現し、これらのモードは複数の高速イオンの再分布によって引き起こされる。その結果、これらの追加のAEsは、高速陽子と高速重陽子の両方の損失率の増加をもたらす。したがって、複数の高速イオン種の相乗効果が、LHDにおける高速イオン輸送と損失を増大させることが示された。