In the so-called 'alpha-heating' experiment performed on the JET tokamak during the deuterium–tritium campaign of 1997, the ion temperature was found to be far exceeding (both in absolute value and in its rise time) the level that could have been expected from direct collisional heating by the fusion-born alpha particles themselves and energy equipartition with the electrons. To date, no explanation has been put forward for this long standing puzzle, despite much work having been performed on this subject in the early 2000s.Two analysis methods that have recently become available have been employed to re-analyse these observations of an anomalous ion heating. First, an algorithm based on the sparse representation of signals has been used to analyse magnetic, reflectometry and electron-cyclotron emission measurements of the turbulence spectra in the drift-wave range of frequencies. This analysis has then been complemented with turbulence simulations performed with the GENE code.We find, both experimentally and in the simulations, that the presence of a minority, but sufficiently large, population of fusion-born alpha particles that have not yet fully thermalized stabilizes the turbulence in the ion-drift direction, but practically does not affect the turbulence in the electron-drift direction. We link such stabilization of the ion-drift-wave turbulence to the increase in the ion temperature above the level achieved in similar discharges that did not have (at all or enough) alpha particles. When the fusion-born alpha particles have fully thermalized, the turbulence spectrum in the ion-drift direction reappears at somewhat larger amplitudes, which we link to the ensuing reduction in the ion temperature. This phenomenological dynamics fully corresponds to the actual experimental observations. By taking into account an effect of the alpha particles that had not been previously considered, our new analysis finally presents a phenomenological explanation for the so-far-unexplained anomalous ion heating observed in the JET alpha-heating experiment of 1997.Through the formulation of an empirical criterion for ion-drift-wave turbulence stabilization by fusion-born alpha particles, we also show why similar observations were not made in the other deuterium–tritium experiments run so far in JET and TFTR. This allows assessing the operational domain for this stabilization mechanism for ion-drift-wave turbulence in future burning plasma experiments such as ITER, which may open a new path towards the sustainment of a high energy gain in such forthcoming devices.
いわゆる「アルファ加熱」実験において、1997年の重水素–トリチウムキャンペーン中にJETトカマクで実施された実験では、イオン温度が、核融合で生成されたアルファ粒子自身による直接的な衝突加熱と電子とのエネルギー等分配から期待され得る水準を（絶対値およびその立ち上がり時間の両方において）はるかに超えていることが見出された。現在に至るまで、2000年代初頭にこの主題に関して多くの研究が行われたにもかかわらず、この長年の謎に対して説明は提示されていない。近年利用可能となった2つの解析手法を用いて、この異常なイオン加熱の観測結果を再解析した。第一に、信号のスパース表現に基づくアルゴリズムを用いて、ドリフト波周波数範囲における乱流スペクトルの磁気測定、反射測定、電子サイクロトロン放射測定を解析した。この解析はその後、GENEコードを用いて実行された乱流シミュレーションによって補完された。我々は、実験およびシミュレーションの両方において、完全には熱化していない核融合生成アルファ粒子の少数派ではあるが十分に大きな集団の存在が、イオンドリフト方向の乱流を安定化させる一方で、電子ドリフト方向の乱流には実質的に影響を及ぼさないことを見出した。我々は、このイオンドリフト波乱流の安定化を、アルファ粒子を（全く、または十分に）有していなかった類似の放電で達成された水準を超えるイオン温度の上昇と関連付ける。核融合生成アルファ粒子が完全に熱化すると、イオンドリフト方向の乱流スペクトルがやや大きな振幅で再出現し、我々はこれをその後のイオン温度の低下と関連付ける。この現象論的ダイナミクスは、実際の実験観測と完全に対応している。これまで考慮されていなかったアルファ粒子の効果を考慮に入れることにより、我々の新たな解析は、1997年のJETアルファ加熱実験で観測された、これまで説明されていなかった異常なイオン加熱に対する現象論的説明を最終的に提示するものである。核融合生成アルファ粒子によるイオンドリフト波乱流安定化の経験的基準を定式化することにより、JETおよびTFTRでこれまで実施された他の重水素–トリチウム実験においてなぜ同様の観測がなされなかったのかも示す。これにより、ITERなどの将来の燃焼プラズマ実験におけるイオンドリフト波乱流に対するこの安定化機構の運転領域を評価することが可能となり、そのような将来の装置における高エネルギー利得の維持に向けた新たな道を開く可能性がある。