The linear wave properties of the low-frequency Alfvén modes (LFAMs) observed in the DIII-D tokamak experiments with reversed magnetic shear (Heidbrink et al 2021 Nucl. Fusion61 016029) are theoretically studied and delineated based on the general fishbone-like dispersion relation. By adopting representative experimental equilibrium parameters, it is found that, in the absence of energetic ions, the LFAM is a reactive-type kinetic ballooning mode instability with a dominant Alfvénic polarization. More specifically, due to diamagnetic and trapped particle effects, the LFAM can be coupled with the beta-induced Alfvén-acoustic mode in the low-frequency region (frequency much less than the thermal-ion transit and/or bounce frequency) or with the beta-induced Alfvén eigenmode in the high-frequency region (frequency higher than or comparable to the thermal-ion transit frequency), resulting in reactive-type instabilities. Moreover, the 'Christmas light' and 'mountain peak' spectral patterns of LFAMs as well as the dependence of instability drive on the electron temperature observed in the experiments can be theoretically interpreted by varying the relevant physical parameters. Conditions for when dissipative-type instabilities may set in are also discussed.
DIII-Dトカマクにおける反転磁気シア（Heidbrinkら 2021 Nucl. Fusion61 016029）を用いた実験で観測された低周波アルヴェンモード（LFAM）の線形波動特性を、一般化された魚骨状分散関係に基づいて理論的に研究し、詳述する。代表的な実験平衡パラメータを採用することにより、高エネルギー粒子が存在しない場合、LFAMはアルヴェン的偏極を有する反応型運動論的バルーニングモード不安定性であることが見出される。より具体的には、反磁性効果と捕捉粒子効果により、LFAMは低周波領域（周波数が熱イオンのトランジット周波数および/またはバウンス周波数よりもはるかに小さい）においてベータ誘起アルヴェン音響モードと結合し得るか、あるいは高周波領域（周波数が熱イオンのトランジット周波数よりも高いか同程度）においてベータ誘起アルヴェン固有モードと結合し得る。その結果、反応型不安定性が生じる。さらに、実験で観測されたLFAMの「クリスマスライト」および「山頂」スペクトルパターン、ならびに電子温度に対する不安定性駆動の依存性は、関連する物理パラメータを変化させることによって理論的に解釈できる。散逸型不安定性が発生し得る条件についても議論する。