Experiments of suppressing fast-ion-driven MHD instabilities such as energetic particle modes (EPMs) and global Alfvén eigenmodes (GAEs) have been made using a second harmonic x-mode electron cyclotron heating and current drive (ECCD) in the helical-axis heliotron device, Heliotron J. ECCD experiments show that the GAEs destabilized by fast ions of neutral beam injection with the observed frequency around 140 kHz are fully stabilized, and the EPMs with the observed frequency around 90 kHz are suppressed when the EC-driven plasma current flowing in the counter direction reaches approximately 0.7 kA. The low magnetic shear under the vacuum condition is modified into positive magnetic shear when counter-ECCD is applied, and the amplitude of GAEs and EPMs decreases with an increase in EC-driven plasma current. These results indicate that magnetic shear plays a key role in controlling GAEs as well as EPMs. The comparison of the calculation of shear Alfvén spectra with experimental results shows that the increasing continuum damping rate with an increase in local magnetic shear by EC-driven current is important for both EPMs and GAEs. Moreover, the increase in plasma current leads to the inward movement of GAEs. This effect would also contribute to suppression of GAEs because the continuum damping rate increases more and more toward the core. Steady ECH is also found experimentally to be effective for controlling the amplitude of both GAEs and EPMs. The amplitude of EPMs, and especially for GAEs, decreases with an increase in the ECH power under fixed density conditions.
高速イオン駆動MHD不安定性、例えば高エネルギー粒子モード(EPM)や大域的アルヴェン固有モード(GAE)の抑制実験が、ヘリカル軸装置ヘリオトロンJにおいて、第二高調波Xモード電子サイクロトロン加熱・電流駆動(ECCD)を用いて行われた。ECCD実験により、約140 kHzの周波数で観測される中性粒子ビーム入射の高速イオンによって不安定化されたGAEは完全に抑制され、約90 kHzの周波数で観測されるEPMは、EC駆動プラズマ電流が負方向に約0.7 kAに達したときに抑制されることが示された。真空状態における低い磁気シアは、反方向ECCDが印加されると正の磁気シアへと修正され、GAEおよびEPMの振幅はEC駆動プラズマ電流の増加とともに減少する。これらの結果は、磁気シアがEPMだけでなくGAEの制御においても重要な役割を果たすことを示している。せん断アルヴェンスペクトルの計算と実験結果の比較により、EC駆動電流による局所磁気シアの増加に伴う連続ダンピング率の上昇が、EPMとGAEの両方にとって重要であることが示される。さらに、プラズマ電流の増加はGAEの内側への移動を引き起こす。この効果もまた、連続ダンピング率がコア方向に向かってますます増加するため、GAEの抑制に寄与し得る。定常ECHもまた、GAEおよびEPMの両方の振幅制御に有効であることが実験的に見出された。固定密度条件下では、EPM、特にGAEの振幅はECHパワーの増加とともに減少する。