Multiple electromagnetic coherent modes with frequencies f ∼ 20–300 kHz and toroidal mode numbers n = 1 and n = 2 have been observed and investigated in radio-frequency heated H-mode plasmas of the EAST tokamak. The experimental results show that the two main branches of these coherent modes are driven by energetic electrons (EEs), which are produced in the processes of radio-frequency current drive and heating. Bicoherence analysis indicates that there are strong nonlinear mode interactions between the two branches (mother waves), i.e. one is in the low-frequency range of f ∼ 20–50 kHz and the other one is in the high-frequency range of f ∼ 120–250 kHz, and their nonlinear couplings can generate many harmonics (daughter waves). Both coherent modes propagate poloidally along the electron diamagnetic drift direction. The gyrokinetic eigenvalue simulations support the view that both the low-frequency and the high-frequency coherent modes observed in EAST are Alfvén eigenmode (AE) type, and the kinetic effects of background plasmas and EEs are responsible for the formation and excitation of AEs, respectively. The low-frequency coherent mode is identified as the kinetic beta-induced Alfvén eigenmode located in the edge, and the high-frequency coherent mode is radially global, which is characterized by a toroidal Alfvén eigenmode (TAE) in the core and also has the components of a kinetic TAE and ellipticity-induced Alfvén eigenmode in the outer region due to the large downshift of the Alfvén continuum gap from the core to the edge in H-mode discharges.
複数の電磁コヒーレントモードが、周波数f ∼ 20–300 kHz、トロイダルモード数n = 1およびn = 2で、EASTトカマクの高周波加熱Hモードプラズマにおいて観測・研究された。実験結果は、これらのコヒーレントモードの2つの主要な分枝が、高周波電流駆動および加熱の過程で生成される高エネルギー電子によって駆動されることを示している。バイコヒーレンス解析により、2つの分枝（母波）の間、すなわち低周波数帯域f ∼ 20–50 kHzのものと高周波数帯域f ∼ 120–250 kHzのものの間に、強い非線形モード相互作用が存在することが明らかになった。これらの非線形結合は、多くの高調波（娘波）を生成し得る。両コヒーレントモードは、電子反磁性ドリフト方向にポロイダル伝播する。ジャイロ運動論的固有値シミュレーションは、EASTで観測された低周波数および高周波数の両コヒーレントモードがアルヴェン固有モード（AE）型であるという見解を支持し、背景プラズマおよび高エネルギー電子の運動論的効果が、それぞれのAEの形成と励起にそれぞれ関与していることを示している。低周波数コヒーレントモードは、プラズマ周辺部に局在する運動論的ベータ誘起アルヴェン固有モード（KBAE）と同定された。一方、高周波数コヒーレントモードは、プラズマコア領域のトロイダルアルヴェン固有モード（TAE）を特徴とし、Hモード放電においてコアから周辺部へのアルヴェン連続スペクトルの大きな下方シフトにより、周辺部では運動論的TAEおよび楕円性誘起アルヴェン固有モード（EAE）の成分も有する、半径方向に大域的構造を持つモードであると特徴づけられた。