The alpha particle should have good confinement when there are instabilities and toroidal field ripples in fusion devices. With the alpha particle slowing down distribution generated by TRANSP/NUBEAM, the Alfven eigenfunction calculated by NOVA/NOVA-K, and a quasilinear model in the ORBIT code, the study investigated the nonlinear evolution of Toroidal Alfven Eigenmodes (TAE) driven by alpha particles and the resulting transport, particularly focusing on the synergistic effects with ripple loss. The amplitude level of strong pulsations is about , frequency chirping and particle transport in phase space are also observed. Enhancement of the saturation level does not occur because the two mode-particle resonant regions are well separated. No synergistic effect of TAE and toroidal field ripple perturbation on alpha particle loss was observed. This is because co-passing particles near the core dominated the mode particle resonance. Only trapped particle redistribution and flattening near the edge can have particle loss enhancement. The conclusions of saturation amplitude, particle transport, and synergy with ripple loss have no concerns for the present scenario of CFETR, but no synergy is not a general conclusion and should be investigated case by case. The methodology demonstrated in this work is general and can facilitate rapid iteration of engineering and physics for fusion reactor design.
核融合装置において不安定性とトロイダル磁場リップルが存在する場合、アルファ粒子は良好な閉じ込めを有するはずである。TRANSP/NUBEAMによって生成されたアルファ粒子減速分布、NOVA/NOVA-Kによって計算されたアルヴェン固有関数、およびORBITコードにおける準線形モデルを用いて、本研究はアルファ粒子によって駆動されるトロイダル・アルヴェン固有モード(TAE)の非線形発展とそれによる輸送を調査し、特にリップル損失との相乗効果に焦点を当てた。強い脈動の振幅レベルは約 であり、周波数チャープと位相空間における粒子輸送も観測された。2つのモード-粒子共鳴領域が十分に分離されているため、飽和レベルの増強は起こらない。アルファ粒子損失に対するTAEとトロイダル磁場リップル摂動の相乗効果は観測されなかった。これは、コア近傍のコ通過粒子がモード粒子共鳴を支配したためである。捕捉粒子の再分布とエッジ近傍の平坦化のみが粒子損失の増大をもたらし得る。飽和振幅、粒子輸送、およびリップル損失との相乗効果に関する結論は、CFETRの現在のシナリオに関しては懸念はないが、相乗効果がないということは一般的な結論ではなく、ケースバイケースで調査されるべきである。本研究で実証された方法論は一般的であり、核融合炉設計における工学的・物理学的な迅速な反復検討を容易にすることができる。