The aim of this study is to analyze the effect of the neutral beam injector (NBI) operation regime on the saturation phase of the Alfven Eigenmodes (AEs) in DIII-D plasma. The analysis is done using the linear and nonlinear versions of the gyro-fluid code FAR3d. A set of parametric analyses are performed modifying the nonlinear simulation EP β (NBI injection power), EP energy (NBI voltage) and the radial location of the EP density profile gradient (NBI radial deposition). The analysis indicates a transition from the soft (local plasma relaxation) to the hard MHD (global plasma relaxation) limit if the simulation EP , leading to bursting MHD activity caused by radial AEs overlapping. MHD bursts cause an enhancement of the EP transport showing ballistic-like features as avalanche-like events. Simulations in the soft MHD limit show an increment of the EP density gradient as the EP β increases. On the other hand, there is a gradient upper limit in the hard MHD limit, consistent with the critical-gradient behavior. AEs induce shear flows and zonal current leading to the deformation of the flux surfaces and the safety factor profile, respectively, particularly strong for the simulation in the hard MHD limit. Simulations in the hard MHD regime show a decrease of the AE frequency in the saturation phase; this is caused by the destabilization of a transitional mode between a TAE and a RSAE that may explain the AE frequency down-sweeping observed in some DIII-D discharges. Reducing the EP energy in the nonlinear simulations leads to a weakening of the plasma perturbation. On the other hand, increasing the EP energy causes the opposite effect. Nonlinear simulations of off-axis NBI profiles indicate a lower plasma perturbation as the EP density gradient is located further away from the magnetic axis.
本研究の目的は、DIII-Dプラズマにおけるアルフヴェン固有モード（AE）の飽和位相に対する中性粒子ビーム入射（NBI）運転条件の影響を分析することである。この分析は、ジャイロ流体コードFAR3dの線形版および非線形版を用いて実施された。非線形シミュレーションにおいて、EP β（NBI入射パワー）、EPエネルギー（NBIビーム電圧）、およびEP密度勾配の動径位置（NBI動径堆積位置）を変化させた一連のパラメトリック解析が行われた。解析の結果、シミュレーションにおけるEP βが増加するにつれて、ソフト（局所的プラズマ緩和）からハード（グローバルMHD緩和）への遷移が明らかになった。この遷移は、動径方向に重なり合うAEによって引き起こされるバースト状のMHD活動を伴う。MHDバーストはEP輸送の増大を引き起こし、その輸送は雪崩状の事象として現れる弾道的特徴を示す。ソフトMHD限界におけるシミュレーションでは、EP βの増加に伴ってEP密度勾配の増大が観測された。一方、ハードMHD限界では、臨界勾配挙動と一致する勾配上限が存在することが示された。AEはせん断流を誘起し、それによって磁気面の変形と安全係数プロファイルの変化（ゼロセントラルシア領域の形成を含む）が引き起こされる。この効果は、ハードMHD限界におけるシミュレーションで特に顕著であった。ハードMHD領域におけるシミュレーションでは、飽和位相においてAE周波数の低下が観測された。この周波数低下は、TAEとRSAEの間の遷移モードの不安定化に起因しており、DIII-Dの一部の放電で観測されるAE周波数の下方掃引を説明する可能性がある。非線形シミュレーションにおけるEPエネルギーの低減は、プラズマ摂動の弱化をもたらした。逆に、EPエネルギーの増加は逆の効果をもたらした。オフアクシスNBIプロファイルを用いた非線形シミュレーションでは、EP密度勾配が磁気軸から離れて位置するほど、プラズマ摂動が小さくなることが示された。