Conditions for the excitation of Alfvén eigenmodes (AEs) by energetic ions are investigated in neutral-beam-injection (NBI) heated plasmas of the Large Helical Device (LHD). This study is carried out in a wide parameter range of the beta values of the energetic ion components and the ratio of the energetic ion velocity to the Alfvén velocity (up to with the assumption of classical slowing down and ). These ranges of parameters cover those predicted for the International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER). During this experimental campaign of LHD, toroidicity-induced AEs (TAEs) with n = 1–5 (n being the toroidal mode number), global AEs (GAEs) with n = 0 and 1, and energetic particle modes (EPMs) were observed. The effect of the magnetic configuration on the TAE spectrum was also investigated. In magnetic configurations with relatively high magnetic shear, only TAEs with n = 1 and 2 were observed. On the other hand, TAEs with n up to 5 were observed in magnetic configurations with low magnetic shear. For two typical shots obtained in magnetic configurations characterized by different values of the magnetic shear, eigenfunctions of TAEs were calculated by using a global mode analysis code CAS3D3. The calculated results indicate that the eigenfunctions tend to be localized around the relevant TAE gaps. When the gap is located in the plasma core region (normalized minor radius ρ ⩽ 0.4), the TAE tends to become a core-localized type. When the gap is in the outer region (typically 0.5 ⩽ ρ ⩽ 0.9) of the plasma, the TAE tends to (a) either become a global type having a radially extended structure if the magnetic shear is very weak in the core region inside the gap, (b) or become a gap localized type in the case of finite central magnetic shear. Transition of the eigenmode from the core-localized type with m ∼2/n = 1 TAEs (m being the poloidal mode number) to the n = 1 GAEs (or cylindrical AEs) has been observed when the rotational transform at the core ι (0)/2π exceeds the specific value of ι(0)/2π = 0.4.
アルフヴェン固有モード（AE）の高エネルギーイオンによる励起条件が、大型ヘリカル装置（LHD）の中性粒子ビーム入射（NBI）加熱プラズマにおいて調査される。この研究は、高エネルギーイオン成分のベータ値と、高エネルギーイオン速度とアルフヴェン速度の比（（ ）まで、古典的な減速と（ ）の仮定の下で）の広いパラメータ範囲で行われる。これらのパラメータ範囲は、国際熱核融合実験炉（ITER）に対して予測された範囲をカバーする。LHDのこの実験キャンペーン中に、トロイダルモード数n = 1–5のトロイダリティ誘起AE（TAE）、n = 0および1のグローバルAE（GAE）、および高エネルギー粒子モード（EPM）が観測された。磁気配位がTAEスペクトルに及ぼす影響も調査された。比較的高い磁気シアを持つ磁気配位では、n = 1および2のTAEのみが観測された。一方、低磁気シアの磁気配位では、nが5までのTAEが観測された。異なる磁気シアの値によって特徴づけられる磁気配位で得られた2つの典型的なショットについて、TAEの固有関数がグローバルモード解析コードCAS3Dを用いて計算された。計算結果は、固有関数が関連するTAEギャップの周囲に局在する傾向があることを示している。ギャップがプラズマコア領域（規格化小半径ρ ⩽ 0.4）にある場合、TAEはコア局在型になる傾向がある。ギャップがプラズマの外側領域（典型的には0.5 ⩽ ρ ⩽ 0.9）にある場合、TAEは（a）ギャップ内のコア領域で磁気シアが非常に弱いならば、径方向に広がった構造を持つグローバル型になるか、または（b）有限の中心磁気シアの場合にはギャップ局在型になる傾向がある。コア局在型のm ∼2/n = 1 TAE（mはポロイダルモード数）からn = 1 GAE（または円筒AE）への固有モードの遷移が、コアにおける回転変換ι (0)/2πが特定の値ι (0)/2π = 0.4を超えるときに観測された。