Alfvén eigenmodes (AEs) driven by energetic electrons were investigated via hybrid simulations of an MHD fluid interacting with energetic electrons. The investigation focused on AEs with the toroidal number n = 4. Both energetic electrons with centrally peaked beta profile and off-axis peaked profile are considered. For the centrally peaked energetic electron beta profile case, a toroidal Alfvén eigenmode (TAE) propagating in the electron diamagnetic drift direction is found. The mode is mainly driven by deeply trapped energetic electrons. It is also found that a few passing energetic electrons spatially localized around rational surfaces can resonate with the mode. For the off-axis peaked energetic electron beta profile case, an AE propagating in the ion diamagnetic drift direction is found when a with weak magnetic shear is adopted. The destabilized mode is an elliptical-Alfvén-eigenmode-type (EAE-type) mode which has a spatial profile peaking at the rational surface and a frequency close to the second Alfvén frequency gap. It is found that passing energetic electrons and barely trapped energetic electrons are responsible for this EAE-type mode destabilization. The saturation levels are compared for a TAE with the same linear growth rate among energetic electron driven mode and energetic ion driven mode with isotropic and anisotropic velocity space distributions. The saturation level of TAE driven by trapped energetic electrons is comparable to that driven by energetic electrons with isotropic velocity space distribution where the contribution of trapped particles is dominant. It is found that the trapped energetic ion driven TAE has a larger saturation level than the passing energetic ion driven TAE, which indicates the difference in particle trapping by the TAE between trapped and passing energetic ions.
高エネルギー電子によって駆動されるアルヴェン固有モード(AE)を、高エネルギー電子と相互作用するMHD流体のハイブリッドシミュレーションによって調べた。この調査は、トロイダルモード数n = 4のAEに焦点を当てた。中心ピーク型のベータ分布とオフアクシスピーク型の分布の両方を持つ高エネルギー電子を考慮した。中心ピーク型の高エネルギー電子ベータ分布の場合、電子反磁性ドリフト方向に伝播するトロイダルアルヴェン固有モード(TAE)が見いだされた。このモードは主に深く捕捉された高エネルギー電子によって駆動される。また、有理面周辺に空間的に局在する少数の通過高エネルギー電子がモードと共鳴し得ることも見いだされた。オフアクシスピーク型の高エネルギー電子ベータ分布の場合、弱い磁気シアを持つ配位を採用すると、イオン反磁性ドリフト方向に伝播するAEが見いだされた。不安定化されたモードは、有理面でピークを持つ空間分布と第2アルヴェン周波数ギャップに近い周波数を持つ楕円アルヴェン固有モード型(EAE型)モードである。通過高エネルギー電子とかろうじて捕捉された高エネルギー電子がこのEAE型モードの不安定化に関与していることが見いだされた。等方的および異方性速度空間分布を持つ高エネルギー電子駆動モードと高エネルギーイオン駆動モードの間で、同じ線形成長率を持つTAEの飽和レベルを比較した。捕捉高エネルギー電子によって駆動されるTAEの飽和レベルは、捕捉粒子の寄与が支配的である等方的速度空間分布を持つ高エネルギー電子によって駆動されるTAEの飽和レベルに匹敵する。捕捉高エネルギーイオン駆動TAEは通過高エネルギーイオン駆動TAEよりも大きい飽和レベルを持ち、これは捕捉高エネルギーイオンと通過高エネルギーイオンの間のTAEによる粒子捕捉の違いを示している。