The aim of this work is to analyze the alpha particle transport induced by Alfvén eigenmodes (AEs) based on the latest design of China Fusion Engineering Test Reactor (CFETR). Firstly, the stability of AEs is analyzed in order to understand the physical characteristics of AEs in CFETR with latest design parameters. AEs driven by alpha particles are analyzed using the gyrokinetic ion/fluid electron hybrid code GEM. The transport of alpha particles is investigated using a reduced energetic particle transport model based on the resonance broadened quasi-linear model. GEM results show that AEs with many toroidal mode numbers can be destabilized simultaneously by alpha particles in CFETR, and the toroidal mode number of the most unstable mode is . It is found that the excitation threshold of the alpha particle central beta for the mode is substantially below the expected alpha particle beta value of CFETR. All these results indicate that AEs can be driven strongly in CFETR plasmas. Furthermore, simulation results using the reduced transport model show that, due to multiple unstable AEs, the alpha particle density decreases in the core and alpha particles are transported from the core region () to the outer region (). In addition, we find that the minimum value of the safety factor and the central beta value of alpha particle have significant effects on the alpha particle transport, and the AE-induced alpha particle transport level becomes lower with smaller linear growth rates. Finally, it is found that the radial range of the redistributed alpha particle density profile depend on the radial location.
本研究の目的は、中国核融合工学試験炉(CFETR)の最新設計に基づいて、アルヴェーン固有モード(AE)によって誘起されるアルファ粒子輸送を解析することである。まず、最新設計パラメータを持つCFETRにおけるAEの物理的特性を理解するために、AEの安定性が解析される。アルファ粒子によって駆動されるAEは、ジャイロ運動論的イオン/流体電子ハイブリッドコードGEMを用いて解析される。アルファ粒子の輸送は、共鳴幅広がり準線形モデルに基づく低減化高エネルギー粒子輸送モデルを用いて調べられる。GEMの結果は、CFETRにおいて多くのトロイダルモード数を持つAEがアルファ粒子によって同時に不安定化され得ること、そして最も不安定なモードのトロイダルモード数が であることを示している。 モードに対するアルファ粒子中心ベータの励起閾値が、CFETRの期待されるアルファ粒子ベータ値よりも大幅に低いことが見出された。これら全ての結果は、AEがCFETRプラズマにおいて強く駆動され得ることを示している。さらに、低減化輸送モデルを用いたシミュレーション結果は、複数の不安定なAEにより、中心部でアルファ粒子密度が減少し、アルファ粒子が中心領域()から外側領域()へ輸送されることを示している。加えて、安全係数の最小値 とアルファ粒子の中心ベータ値がアルファ粒子輸送に有意な影響を及ぼすこと、そしてAE誘起アルファ粒子輸送レベルは線形成長率が小さいほど低下することが見出された。最後に、再分布されたアルファ粒子密度分布の半径方向範囲は、 の半径方向位置に依存することが見出された。