Alfvén Eigenmodes (AE) can be destabilized by energetic particles in neutral beam injection (NBI) heated plasmas through inverse Landau damping and couplings with gap modes in the shear Alfvén continua. We describe the linear evolution of the poloidal flux and the toroidal component of the vorticity in a full 3D system using the reduced MHD equations, density and parallel velocity moments for the energetic particles as well as the geodesic acoustic wave dynamics. A closure relation adds the Landau damping and resonant destabilization effects in the model. We apply the model to study the Alfvén modes stability in TJ-II, performing a parametric analysis in a range of realistic values of energetic particle β (), ratios of thermal/Alfvén velocities (), energetic particle density profiles and toroidal modes (n) including toroidal and helical couplings. The study predicts a large helical coupling between different toroidal modes and the destabilization of helical Alfvén eigenmodes (HAE) with frequencies similar to the AE activity measured in TJ-II, between 50–400 kHz. The analysis has also revealed the destabilization of GAE (global Alfvén eigenmodes), TAE (toroidal Alfvén eigenmodes) and EPM (energetic particle modes). For the modes considered here, optimized TJ-II operations require a profile in the range of to stabilize AEs in the inner and middle plasma. AEs in the plasma periphery cannot be fully stabilized, although for a configuration with , only AE are unstable with a growth rate 4 times smaller compared to the standard case and a frequency of 100 kHz. We reproduce the frequency sweeping evolution of the AE frequency observed in TJ-II as the profile is varied. The AE frequency sweeping is caused by consecutive changes of the instability dominant modes between different helical families.
アルヴェン固有モード（AE）は、中性粒子ビーム加熱（NBI）プラズマ中の高エネルギー粒子によって、逆ランダウ減衰およびシア・アルヴェン連続体中のギャップモードとの結合を通じて不安定化され得る。我々は、縮約MHD方程式、高エネルギー粒子の密度および平行速度モーメント、ならびに測地線音響波動力学を用いて、完全3次元系におけるポロイダル磁束とトロイダル渦度成分の線形成長を記述する。閉包関係式が、モデルにランダウ減衰および共鳴不安定化効果を付加する。我々はこのモデルをTJ-IIにおけるアルヴェンモード安定性の研究に適用し、現実的な高エネルギー粒子β値、熱速度とアルヴェン速度の比、高エネルギー粒子密度分布、およびトロイダルモード数（n）の範囲にわたってパラメトリック解析を行う。ここにはトロイダルおよびヘリカル結合が含まれる。この研究は、異なるトロイダルモード間の大きなヘリカル結合と、TJ-IIで測定されたAE活動（50〜400 kHz）と類似した周波数を持つヘリカル・アルヴェン固有モード（HAE）の不安定化を予測する。解析はまた、グローバル・アルヴェン固有モード（GAE）、トロイダル・アルヴェン固有モード（TAE）、および高エネルギー粒子モード（EPM）の不安定化も明らかにした。ここで考察したモードに関して、最適化されたTJ-II運転では、AEを内部および中間プラズマ領域で安定化するために、ある範囲のβプロファイルが必要である。プラズマ周辺部ではAEを完全に安定化することはできないが、特定の配位では、標準的な場合と比較して成長率が4倍小さいAEのみが不安定であり、周波数は100 kHzである。我々は、βプロファイルを変化させた際にTJ-IIで観測されたAE周波数の掃引現象を再現する。このAE周波数掃引は、異なるヘリカル族間での不安定支配モードの連続的な遷移によって引き起こされる。