The fishbone-induced transport of alpha particles is computed for the ITER 15 MA baseline scenario (ITER Physics Expert Group on Energy Drive 1999 Nucl. Fusion39 2471) using the non-linear hybrid Kinetic-MHD code XTOR-K. Two limit cases have been studied, in order to analyse the characteristic regimes of the fishbone instability: the weak kinetic drive limit (Berk et al 1999 Phys. Plasmas6 3102) and the strong kinetic drive limit (Zonca et al 2015 New J. Phys.17 013052). In both those regimes, characteristic features of the n = m = 1 fishbone instability are recovered, such as a strong up/down-chirping of the mode frequency, associated with a resonant transport of trapped and passing alpha particles. The effects of the n = m = 0 sheared poloidal and toroidal plasma rotation are taken into account in the simulations. The shear is not negligible, which implies that the fishbone mode frequency has a radial dependency, impacting the wave-particle resonance condition. Phase space hole and clump structures are observed in both non-linear regimes, centered around the precessional and passing resonances. These structures remains attached to the resonances as the different mode frequencies chirp up and down. In the non-linear phase, the transport of individual resonant trapped particles is identified to be linked to mode-particle synchronization. On this basis, a partial mechanism for the non-linear coupling between particle transport and mode dominant down-chirping is proposed. The overall transport of alpha particles through the q = 1 surface is of order 2–5\% of the initial population between the simulations. The loss of alpha power is found to be directly equal to the loss of alpha particles.
ITER 15 MA ベースラインシナリオ(ITER Physics Expert Group on Energy Drive 1999 Nucl. Fusion39 2471)におけるアルファ粒子のフィッシュボーン誘起輸送を、非線形ハイブリッド運動論的MHDコードXTOR-Kを用いて計算した。フィッシュボーン不安定性の特徴的なレジームを解析するために、弱い運動論的駆動極限(Berk et al 1999 Phys. Plasmas6 3102)と強い運動論的駆動極限(Zonca et al 2015 New J. Phys.17 013052)の2つの極限の場合を研究した。これらの両レジームにおいて、n = m = 1 フィッシュボーン不安定性の特徴的な特性が再現され、閉じ込められたアルファ粒子および通過アルファ粒子の共鳴輸送に関連する、モード周波数の強いアップ/ダウンチャープが観測された。n = m = 0のシアを有するポロイダルおよびトロイダルプラズマ回転の効果は、シミュレーションにおいて考慮されている。シアは無視できるものではなく、これはフィッシュボーンモード周波数が動径依存性を持ち、波動-粒子共鳴条件に影響を与えることを示唆する。位相空間ホールおよびクランプ構造は、歳差共鳴および通過共鳴を中心として、両非線形レジームにおいて観測された。これらの構造は、異なるモード周波数が上下にチャープする際にも共鳴に付随したままである。非線形位相では、個々の共鳴捕捉粒子の輸送が、モード-粒子同期に関連していることが特定された。これに基づき、粒子輸送とモードの卓越したダウンチャープとの間の非線形結合の部分的なメカニズムが提案される。q = 1 表面を通るアルファ粒子の全体的な輸送は、シミュレーション間の初期分布の2〜5%のオーダーである。アルファパワーの損失は、アルファ粒子の損失に直接等しいことが見出された。