In the National Spherical Torus Experiment (NSTX), a large increase in the charge exchange neutral flux localized around the neutral beam (NB) injection full energy is measured using a neutral particle analyser. Termed the high-energy feature (HEF), it appears on the NB-injected energetic-ion spectrum only in discharges where tearing or kink-type modes (f < 50 kHz) are absent, toroidal Alfvén eigenmode activity (f ∼ 50–150 kHz) is weak and global Alfvén eigenmode (GAE) activity (f ∼ 400–1000 kHz) is robust. Compressional Alfvén eigenmode activity (f > 1000 kHz) is usually sporadic or absent during the HEF event. The HEF exhibits growth times of Δt ∼ 20–80 ms, durations spanning 100–600 ms and peak-to-base flux ratios up to H = Fmax/Fmin ∼ 10. In infrequent cases, a slowing-down distribution below the HEF energy can develop that continues to evolve over periods of order 100 ms, a time scale long compared with the typical fast-ion equilibration times. HEFs are observed only in H-mode (not L-mode) discharges with injected power Pb ⩾ 4 MW and in the pitch range χ ≡ v||/v ∼ 0.7–0.9; i.e. only for passing particles. Increases of order 10–30% in the measured neutron yield and total stored energy that are observed to coincide with the feature appear to be driven by concomitant broadening of measured Te(r), Ti(r) and ne(r) profiles and not the HEF itself. While the HEF has minimal impact on plasma performance, it nevertheless poses a challenging wave–particle interaction phenomenon to understand. Candidate mechanisms for HEF formation are developed based on quasilinear (QL) theory of wave–particle interaction. The only mechanism found to lead to the large NPA flux ratios, H = Fmax/Fmin, observed in NSTX is the QL evolution of the energetic-ion distribution, Fb(E, χ, r), in phase space. A concomitant loss of some particles is observed due to interaction through cyclotron resonance of the particles with destabilized modes having sufficiently high frequencies, f ∼ 700–1000 kHz, in the plasma frame that are tentatively identified as GAEs.
National Spherical Torus Experiment (NSTX) において、中性粒子分析器を用いて、中性ビーム (NB) 入射の全エネルギー付近に局在する荷電交換中性粒子束の大きな増加が測定された。高エネルギー特徴 (HEF) と呼ばれるこの現象は、ティアリングまたはキンク型モード (f < 50 kHz) が存在せず、トロイダル・アルヴェン固有モード活動 (f ∼ 50–150 kHz) が弱く、グローバル・アルヴェン固有モード (GAE) 活動 (f ∼ 400–1000 kHz) が顕著である放電においてのみ、NB入射高エネルギーイオンスペクトル上に現れる。圧縮性アルヴェン固有モード活動 (f > 1000 kHz) は、HEFイベント中は通常散発的または存在しない。HEFは、成長時間 Δt ∼ 20–80 ms、持続時間 100–600 ms、そしてピーク対ベース束比 H = Fmax/Fmin ∼ 10 までの値を示す。まれなケースでは、HEFエネルギー以下の減速分布が発達し、典型的な高速イオン平衡化時間と比較して長い時間スケールである約100 msの期間にわたって進化し続けることがある。HEFは、入射パワー Pb ⩾ 4 MW のHモード（Lモードではない）放電においてのみ、またピッチ範囲 χ ≡ v||/v ∼ 0.7–0.9 でのみ観測される。すなわち、通過粒子のみに対してである。この特徴と同時に観測される、測定された中性子収量と全蓄積エネルギーの約10–30%の増加は、測定された Te(r), Ti(r), ne(r) 分布の同時的な広がりによって駆動されているように見え、HEF自体によるものではない。HEFはプラズマ性能への影響は最小限であるが、それにもかかわらず、理解すべき困難な波動–粒子相互作用現象を提起する。HEF形成の候補メカニズムは、波動–粒子相互作用の準線形 (QL) 理論に基づいて構築された。NSTXで観測された大きなNPA束比 H = Fmax/Fmin をもたらすと判明した唯一のメカニズムは、位相空間における高エネルギーイオン分布 Fb(E, χ, r) のQL進化である。プラズマ系において f ∼ 700–1000 kHz の十分に高い周波数を持つ不安定化モード（暫定的にGAEと同定される）とのサイクロトロン共鳴を通じた粒子の相互作用により、一部の粒子の付随的な損失が観測される。