We use the HAGIS code to compute the nonlinear stability of the Q = 10 ITER baseline scenario to toroidal Alfvén eigenmodes (TAE) and the subsequent effects of these modes on fusion alpha-particle redistribution. Our calculations build upon an earlier linear stability survey (Rodrigues et al 2015 Nucl. Fusion55 083003) which provides accurate values of bulk ion, impurity ion and electron thermal Landau damping for our HAGIS calculations. Nonlinear calculations of up to 129 coupled TAEs with toroidal mode numbers in the range n = 1–35 have been performed. The effects of frequency sweeping were also included to examine possible phase space hole and clump convective transport. We find that even parity core localised modes are dominant (expected from linear theory), and that linearly stable global modes are destabilised nonlinearly. Landau damping is found to be important in reducing saturation amplitudes of coupled modes to below . For these amplitudes, stochastic transport of alpha-particles occurs in a narrow region where predominantly core localised modes are found, implying the formation of a transport barrier at , beyond which, the weakly driven global modes are found. We find that for flat q profiles in this baseline scenario, alpha particle transport losses and redistribution by TAEs is minimal.
我々はHAGISコードを用いて、Q = 10 ITERベースラインシナリオのトロイダル・アルヴェーン固有モード(TAE)に対する非線形安定性と、これらのモードが核融合アルファ粒子の再分布に及ぼすその後の影響を計算する。我々の計算は、HAGIS計算のためのバルクイオン、不純物イオンおよび電子熱ランダウ減衰の正確な値を提供する以前の線形安定性調査(Rodrigues et al 2015 Nucl. Fusion 55 083003)に基づいている。トロイダルモード数がn = 1–35の範囲にある最大129個の結合TAEの非線形計算が実行された。位相空間ホールおよびクランプ対流輸送の可能性を調べるために、周波数掃引の効果も含めた。我々は、偶数パリティのコア局在モードが支配的であり(線形理論から予想される通り)、線形安定なグローバルモードが非線形に不安定化されることを見いだした。ランダウ減衰は、結合モードの飽和振幅を以下に低減する上で重要であることが判明した。これらの振幅では、アルファ粒子の確率的輸送が、主にコア局在モードが見られる狭い領域で発生し、において輸送障壁の形成を示唆しており、その先では弱駆動のグローバルモードが見られる。このベースラインシナリオの平坦なqプロファイルでは、TAEによるアルファ粒子の輸送損失および再分布は最小限であることが判明した。