The fast ion relevant mode shown in a previous study (Kim et al 2024 Nucl. Fusion64 066013) is further investigated via gyrokinetic simulations in the present work. This mode is identified as a kinetic ballooning mode (KBM) based on its mode structure, polarization, parametric dependence, dominant energy flux component, and mode frequency. In addition, we find that the presence of fast ions is essential for the destabilization of this KBM. The mode is destabilized by fast ion pressure and its gradient, with a threshold present, indicating that the fast ion relevant mode is a fast ion driven KBM. Energy transfer analysis shows that the fast ion driven KBM transfers energy directly to the zonal potential energy, increasing the zonal flow and zonal field. However, this mode can also increase both fast ion and electron transport by increasing the fluctuation quantities, such as energy fluctuation and fluctuating E × B flow velocity, rather than the changes in the phase angle between them. These findings enhance the comprehensive understanding of the physics of the fast ion driven KBM, which can be destabilized in future burning plasma due to high-temperature fast ions.
本研究では、先行研究（Kim et al 2024 Nucl. Fusion 64 066013）で示された高速イオン関連モードを、ジャイロ運動論的シミュレーションによりさらに調べた。このモードは、そのモード構造、分極、パラメータ依存性、支配的なエネルギーフラックス成分、およびモード周波数に基づき、運動論的バルーニングモード（KBM）と同定される。さらに、このKBMの不安定化には高速イオンの存在が不可欠であることが分かった。このモードは、高速イオンの圧力とその勾配によって不安定化され、閾値が存在することから、高速イオン関連モードは高速イオン駆動KBMであることが示される。エネルギー伝達解析により、高速イオン駆動KBMはエネルギーを直接帯状ポテンシャルエネルギーへ伝達し、帯状流および帯状磁場を増大させることが示される。しかしながら、このモードは、それらの間の位相角の変化ではなく、エネルギー揺動や揺動E×B流速度などの揺動量を増加させることにより、高速イオンと電子の両方の輸送を増大させ得る。これらの知見は、将来の燃焼プラズマにおいて高温高速イオンにより不安定化され得る高速イオン駆動KBMの物理の包括的理解を深めるものである。