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Alfven cyclotron instability and ion cyclotron emission

N.N. Gorelenkov, C.Z. Cheng1995年Nuclear FusionIF 3出版社

Two-dimensional solutions of compressional Alfven eigenmodes (CAEs) are studied in the cold plasma approximation. For finite inverse aspect ratio tokamak plasmas the two-dimensional eigenmode envelope is localized at the low magnetic field side with the radial and poloidal localization on the order of a/ square root m and a/4 square root m, respectively, where m is the dominant poloidal mode number. Charged fusion product driven Alfven cyclotron instability (ACI) of the compressional Alfven eigenmodes provides the explanation for the ion cyclotron emission (ICE) spectrum observed in tokamak experiments. The ACI is excited by fast charged fusion products via Doppler shifted cyclotron wave-particle resonances. The ion cyclotron and electron Landau dampings and fast particle instability drive are calculated perturbatively for deuterium-deuterium (DD) and deuterium-tritium (DT) plasmas. Near the plasma edge at the low field side the velocity distribution function of charged fusion products is localized in both pitch angle and velocity. The poloidal localization of the eigenmode enhances the ACI growth rates by a factor of square root m in comparison with the previous results without poloidal envelope. The thermal ion cyclotron damping determines that only modes with eigenfrequencies at multiples of the edge cyclotron frequency of the background ions can be easily excited and form an ICE spectrum similar to the experimental observations. Theoretical understanding is given for the results of TFTR DD and DT experiments with valpha 0/vA approximately=1 and JET experiments with valpha 0/vA>1

日本語訳

二次元圧縮アルヴェン固有モード(CAE)を冷プラズマ近似において研究する。有限逆アスペクト比トカマクプラズマにおいて、二次元固有モードの包絡線は低磁場側に局在し、その径方向およびポロイダル方向の局在は、それぞれ主ポロイダルモード数をmとして、a/√mおよびa/4√mのオーダーである。圧縮アルヴェン固有モードの荷電核融合生成物駆動アルヴェンサイクロトロン不安定性(ACI)は、トカマク実験で観測されるイオンサイクロトロン放射(ICE)スペクトルの説明を与える。ACIは、高速荷電核融合生成物がドップラーシフトサイクロトロン波動-粒子共鳴を介して励起する。イオンサイクロトロン減衰および電子ランダウ減衰と高速粒子駆動項は、重水素-重水素(DD)および重水素-トリチウム(DT)プラズマに対して摂動的に計算される。プラズマ端近傍の低磁場側では、荷電核融合生成物の速度分布関数はピッチ角と速度の両方において局在している。固有モードのポロイダル方向の局在は、ポロイダル包絡線を考慮しない従来の結果と比較して、ACIの成長率を√m倍だけ増大させる。熱的イオンのサイクロトロン減衰により、背景イオンの端サイクロトロン周波数の整数倍の固有周波数を持つモードのみが容易に励起され、実験観測と一致するICEスペクトルを形成する。vα0/vA≒1のTFTR DDおよびDT実験と、vα0/vA>1のJET実験の結果に対する理論的理解が与えられる。

装置

jet低精度(概要文一致)tftr低精度(概要文一致)

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Alfvén waveElectron cyclotron emissionIon cyclotron emissionCyclotron instability
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