On the way to a comprehensive understanding of the properties of a burning plasma the physics of super-thermal particles due to external heating and fusion reactions plays a key role. In particular, Alfvén and Alfvén-acoustic type instabilities are predicted to strongly interact with the fast particle population and to contribute critically to the radial redistribution of the energetic ions.This paper focuses on the comparison of the kinetic dispersion relation for BAEs/GAMs (Zonca et al1996 Plasma Phys. Control. Fusion38 2011) with numerical results obtained by the gyrokinetic eigenvalue code LIGKA (Lauber et al 2007 J. Comput. Phys.226/1 447–65) and experimental findings at ASDEX Upgrade. It is shown that thermal ions with a finite perpendicular energy (circulating and trapped) modify the dispersion relation significantly for low frequencies. The resulting frequency downshift together with shaping and diamagnetic effects is crucial to explain the mode frequency as measured at ASDEX Upgrade stressing the importance of a kinetic description for frequencies comparable to the thermal ion transit frequency.In the second part the BAE-frequency behaviour during a sawtooth cycle is investigated and the possibility of an accurate q-profile determination via kinetic Alfvén spectroscopy is discussed.
燃焼プラズマの特性の包括的な理解に向けて、外部加熱と核融合反応による超熱粒子の物理が重要な役割を果たす。特に、アルヴェンおよびアルヴェン音響型不安定性は、高速粒子集団と強く相互作用し、高エネルギーイオンの径方向再分布に決定的に寄与すると予測されている。本論文は、BAE/GAMに対する運動論的分散関係 (Zonca et al1996 Plasma Phys. Control. Fusion38 2011) と、ジャイロ運動論的固有値コードLIGKA (Lauber et al2007 J. Comput. Phys.226/1 447–65) によって得られた数値結果、およびASDEX Upgradeにおける実験的知見との比較に焦点を当てる。有限の垂直エネルギーを持つ熱イオン（循環および捕捉）が、低周波数において分散関係を有意に修正することが示される。結果として生じる周波数の下方シフトは、形状効果および反磁性効果とともに、ASDEX Upgradeで測定されたモード周波数を説明するために決定的であり、熱イオン通過周波数に匹敵する周波数に対する運動論的記述の重要性を強調する。第二部では、鋸歯状周期中のBAE周波数挙動が調査され、運動論的アルヴェン分光法による正確なqプロファイル決定の可能性が議論される。