Frequency chirping properties of Alfvén modes driven by energetic ions in HL-2A have been analyzed with a method based on the so-called Berk–Breizman model, which predicts that the interaction between wave, energetic ions and collision effects may exhibit steady-state, periodic, chaotic and explosive regimes. Nonlinear wave-particle interaction behaviors with chirping structures observed in HL-2A belongs to the chaotic regime. Those four typical unstable regimes are reproduced by a simulation code with two collision models: pure diffusion and pure Krook operator. As known, frequency shifts nonlinearly, from the linear eigenfrequency, as phase space holes and clumps move upward and downward respectively from original resonance region. In this paper, typical unstable chirping events observed in HL-2A are presented, and bulk plasma parameters are provided for the identification of TAEs, RSAEs and BAEs. Alfvén instabilities including TAEs with up-down and main-downward hooked chirping, RSAEs with up-sweeping and down-sweeping chirping, BAEs with up-down and main-downward chirping in HL-2A are discussed in this work. Comparing up-down and main-downward chirping plasma parameters of TAEs and BAEs, we assume that lower density, higher electron temperature would mean higher beam beta, stronger drive, and stronger collision operators. Furthermore, two codes based on BB model, -COBBLES and BOT, are applied to up-down TAEs, and both Krook and Fokker–Plank collision models are considered. Comparing the amplitude of perturbations between experimental observation and calculation, the -COBBLES with Fokker–Plank collision model yields better qualitative and quantitative agreement. Though the spectrum obtained by BOT code does not show good agreements with lifetime and frequency, it shows a qualitative agreement. As for TAEs with main-downward frequency chirping, only BOT with Fokker–Plank model could show a qualitative agreement. Comparing the collision operators of up-down and main-downward chirping, main-downward chirping correlated with stronger collision operators.
HL-2Aにおける高エネルギーイオン駆動のアルヴェンモードの周波数チャープ特性を、いわゆるBerk–Breizmanモデルに基づく手法を用いて解析した。このモデルは、波動、高エネルギーイオン、および衝突の相互作用が、定常状態、周期的状態、カオス的状態、爆発的状態を示し得ると予測する。HL-2Aで観測されたチャープ構造を伴う非線形波動-粒子相互作用は、カオス的状態に属する。これら4つの典型的な不安定状態は、純拡散モデルと純Krook演算子モデルの2つの衝突モデルを用いたシミュレーションコードによって再現される。既知のように、位相空間ホールとクランプがそれぞれ元の共鳴領域から上方および下方に移動するにつれて、周波数は線形固有周波数から非線形的にシフトする。本論文では、HL-2Aで観測された典型的な不安定チャープ事象を示し、TAE、RSAE、BAEの同定のためのバルクプラズマパラメータを提供する。HL-2AにおけるTAEの上方および下方チャープ、RSAEの上方掃引および下方掃引チャープ、BAEの上方および下方チャープを含むアルヴェン不安定性について議論する。TAEとBAEの上方および下方チャープのプラズマパラメータを比較すると、より低い密度、より高い電子温度は、より高いビームベータ、より強い駆動、およびより強い衝突演算子を意味すると推測される。さらに、COBBLESとBOTの2つのコードをTAEの上方および下方チャープに適用し、Krook衝突モデルとFokker–Planck衝突モデルの両方を考慮した。実験観測と計算の間の摂動振幅を比較すると、Fokker–Planck衝突モデルを用いたCOBBLESの方が定性的および定量的により良い一致を示す。BOTコードによって得られたスペクトルは、寿命と周波数に関して良い一致を示さないが、定性的な一致を示す。下方周波数チャープを示すTAEに関しては、Fokker–Planckモデルを用いたBOTのみが定性的な一致を示し得る。上方および下方チャープの衝突演算子を比較すると、下方チャープはより強い衝突演算子と相関している。