We report the first observation of chirping instabilities driven by runaway electrons (REs) in a tokamak. The instabilities are accessed during the post-disruption RE beam stage in a low density background plasma ( m−3) on DIII-D. The chirping instabilities are observed when a decelerating loop voltage is applied to the RE beam. The frequency chirping is detected in two distinct frequency bands: 0.1–10 MHz and 30–80 MHz. The mode frequency increases linearly when the toroidal magnetic field sensed by the RE beam increases. The frequency chirps by 0.3–2.4 MHz on a timescale of 1 ms. Modification of the RE distribution function is directly measured during the chirping in the low-frequency band consistent with the hole–clump model for frequency chirping. The low-frequency instabilities also correlate with an increase of intermittent RE loss from the plasma. These observations provide a novel experimental platform for fundamental studies of nonlinear chirping. They also support continued investigation of opportunities to utilize kinetic instabilities for RE mitigation in a tokamak reactor.
トカマクにおける逃走電子(RE)によって駆動されるチャープ不安定性の初観測について報告する。この不安定性は、DIII-Dにおける低密度バックグラウンドプラズマ(m−3)中のディスラプション後REビーム段階で観測される。チャープ不安定性は、REビームに減速ループ電圧を印加した際に観測される。周波数チャープは、0.1〜10MHzと30〜80MHzの2つの異なる周波数帯域で検出される。モード周波数は、REビームが感じるトロイダル磁場の増加に伴って線形に増加する。周波数は1msの時間スケールで0.3〜2.4MHzチャープする。低周波数帯域でのチャープ中にRE分布関数の変形が直接測定され、これは周波数チャープのホール・クランプモデルと一致する。低周波不安定性はまた、プラズマからの間欠的なRE損失の増加と相関する。これらの観測は、非線形チャープの基礎研究のための新しい実験的プラットフォームを提供する。また、トカマク炉におけるRE緩和のための運動論的不安定性を利用する機会の継続的な調査を支持するものである。