Kinetic-magnetohydrodynamic hybrid simulations were performed to investigate the linear growth and the nonlinear evolution of off-axis fishbone mode (OFM) destabilized by trapped energetic ions in tokamak plasmas. The spatial profile of OFM is mainly composed of m/n = 2/1 mode inside the q = 2 magnetic flux surface while the m/n = 3/1 mode is predominant outside the q = 2 surface, where m and n are the poloidal and toroidal mode numbers, respectively, and q is the safety factor. The spatial profile of the OFM is a strongly shearing shape on the poloidal plane, suggesting the nonperturbative effect of the interaction with energetic ions. The frequency of the OFM in the linear growth phase is in good agreement with the precession drift frequency of trapped energetic ions, and the frequency chirps down in the nonlinear phase. Two types of resonance conditions between trapped energetic ions and OFM are found. For the first type of resonance, the precession drift frequency matches the OFM frequency, while for the second type, the sum of the precession drift frequency and the bounce frequency matches the OFM frequency. The first type of resonance is the primary resonance for the destabilization of OFM. The resonance frequency which is defined based on precession drift frequency and bounce frequency of the nonlinear orbit for each resonant particle is analyzed to understand the frequency chirping. The resonance frequency of the particles that transfer energy to the OFM chirps down, which may result in the chirping down of the OFM frequency. A detailed analysis of the energetic ion distribution function in phase space shows that the gradient of the distribution function along the E' = const. line drives or stabilizes the instability, where E' is a combination of energy and toroidal canonical momentum and conserved during the wave–particle interaction. The distribution function is flattened along the E' = const. line in the nonlinear phase leading to the saturation of the instability.
トカマクプラズマにおいて捕捉高エネルギーイオンによって不安定化されるオフアクシスフィッシュボーン不安定性（OFM）の線形成長と非線形発展を調べるために、運動論的-磁気流体力学ハイブリッドシミュレーションを実施した。OFMの空間構造は、q = 2磁気面の内側では主にm/n = 2/1モードで構成され、q = 2磁気面の外側ではm/n = 3/1モードが優勢である。ここで、mおよびnはそれぞれポロイダルモード数およびトロイダルモード数であり、qは安全係数である。OFMの空間構造はポロイダル断面において強いシア形状を示し、高エネルギーイオンとの相互作用による非摂動効果を示唆している。線形成長段階におけるOFMの周波数は、捕捉高エネルギーイオンの歳差運動ドリフト周波数とよく一致し、非線形段階では周波数がチャープダウンする。捕捉高エネルギーイオンとOFMの間の共鳴条件として2種類が見出された。第一のタイプの共鳴では、歳差運動ドリフト周波数がOFMの周波数と一致し、第二のタイプの共鳴では、歳差運動ドリフト周波数とバウンス周波数の和がOFMの周波数と一致する。第一のタイプの共鳴がOFMの不安定化に対する主要な共鳴である。各共鳴粒子の非線形軌道の歳差運動ドリフト周波数とバウンス周波数に基づいて定義される共鳴周波数を解析し、周波数のチャープダウンを理解する。OFMにエネルギーを輸送する粒子の共鳴周波数はチャープダウンし、これがOFMの周波数のチャープダウンをもたらす可能性がある。位相空間における高エネルギーイオン分布関数の詳細な解析により、E' = const. に沿った分布関数の勾配が不安定性を駆動または安定化することが示される。ここで、E'はエネルギーとトロイダル正準運動量の組み合わせであり、波-粒子相互作用中に保存される。非線形段階では、分布関数はE' = const. に沿って平坦化され、不安定性の飽和をもたらす。