Observations of fishbone oscillations driven by energetic electrons have been reported in several tokamaks, but experimental evidence of the interaction between electrons and the mode has remained limited. In the TCV tokamak, a state-of-the-art multi-channel hard x-ray spectroscopy system equipped with digital pulse detection allows the study of the redistribution of electron cyclotron current drive (ECCD)-created suprathermal electrons at high temporal resolution. For the first time, the response of hard x-ray profiles to the internal kink mode is observed at the frequency of the mode. This work demonstrates the role of suprathermal electrons in destabilizing the fishbone mode and in particular the interaction of trapped electrons with the mode. The mode is destabilized after the ramp-up of suprathermal electrons and then trapped suprathermal electrons preferentially interact with the mode and are expelled during the mode oscillation phase. The experimentally observed mode frequency and rotation direction are in good agreement with the solution of the linear fishbone dispersion relation, where the electron distribution function is modelled using a Fokker-Planck code coupled with a hard x-ray synthetic diagnostic. The frequency and stability predicted by the modeling also agree well with data from an ECCD power scan, as the varying suprathermal electron distribution affects the mode behavior.
複数のトカマク装置において、高エネルギー電子によって駆動されるフィッシュボーン振動の観測が報告されているが、電子とモードとの相互作用に関する実験的証拠は限られたままであった。TCVトカマクでは、デジタルパルス検出を備えた最先端の多チャンネル硬X線分光システムにより、電子サイクロトロン電流駆動（ECCD）によって生成された高エネルギー電子の再分布を高い時間分解能で研究することが可能となった。内部キンクモードに対する硬X線プロファイルの応答が、モードの周波数において初めて観測された。本研究は、フィッシュボーン振動の不安定化における高エネルギー電子の役割、特に捕捉電子とモードとの相互作用を実証するものである。高エネルギー電子の立ち上がり後にモードが不安定化し、その後捕捉された高エネルギー電子がモードと優先的に相互作用して、モード振動の位相中に排出される。実験的に観測されたモード周波数と回転方向は、フック・プランクコードと結合した硬X線シンセティック診断を用いて電子分布関数をモデル化した線形フィッシュボーン分散関係の解と良好な一致を示す。モデリングによって予測された周波数と安定性は、ECCDパワースキャンからのデータともよく一致しており、高エネルギー電子分布の変化がモードの挙動に影響を与えることが示されている。