Fast-ion transport in Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST) plasmas is investigated using a particle-tracing method, focusing on the effects of edge-localized mode (ELM) perturbations and their synergy with tearing-mode (TM) perturbations. The ELM perturbations are obtained from previously reported nonlinear BOUT++ simulations based on EAST experiments and mapped onto the triangular equilibrium mesh used in the Particle orbit Tracing Code, with the TM perturbations prescribed analytically. When only ELM perturbations are considered, the fast-ion loss fraction increases slightly, corresponding to an additional 0.7% of the total fast ions over the simulation duration. The initial positions of the lost ions associated with this increase are concentrated primarily near the plasma boundary around the inner and outer midplanes, while their toroidal last closed flux surface (LCFS)-crossing distribution exhibits a strongly nonuniform pattern. The simulations also show that the parallel component of the ELM-induced electric field can significantly accelerate fast ions, supporting the view that this component contributes to the fast-ion acceleration experimentally observed during ELM events. For coexisting TM and ELM perturbations, the threshold for TM-induced orbit stochasticity remains nearly unchanged, whereas their synergistic effects depend on the TM amplitude. When the TM amplitude is relatively small, the ELM perturbations cause only a modest increase in fast-ion losses, but substantially enhance the local LCFS-crossing density, particularly when the TM amplitude is close to the stochastic threshold. In contrast, when the TM amplitude becomes sufficiently large, the small drift-island chains generated by the TM-ELM synergy, which can already form below the stochastic threshold, reduce the edge orbit stochasticity sufficiently to more than offset the ELM-induced loss enhancement, yielding a net reduction in the overall loss fraction. Although the quantitative loss fractions obtained here could not be regarded as direct predictions for the actual EAST discharge, the physical mechanisms provide useful insight into the characteristic fast-ion response to these perturbations.
高速イオン輸送が、Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST) プラズマにおいて、粒子追跡法を用いて調査され、周辺局在モード (ELM) 摂動の効果と、ティアリングモード (TM) 摂動とのそれらの相乗効果に焦点が当てられている。ELM摂動は、EAST実験に基づく既報の非線形BOUT++シミュレーションから得られ、Particle orbit Tracing Codeで使用される三角形平衡メッシュ上にマッピングされ、TM摂動は解析的に指定される。ELM摂動のみを考慮した場合、高速イオン損失割合はわずかに増加し、これはシミュレーション期間中の全高速イオンの追加の0.7%に相当する。この増加に伴う損失イオンの初期位置は、主に内側および外側中平面の周辺のプラズマ境界近傍に集中しており、一方、それらのトロイダル方向の最終閉磁気面 (LCFS) 交差分布は、強い非一様パターンを示す。シミュレーションはまた、ELM誘起電場の平行成分が高速イオンを有意に加速できることを示しており、この成分がELMイベント中に実験的に観測される高速イオン加速に寄与するという見解を支持している。TM摂動とELM摂動が共存する場合、TM誘起軌道確率化の閾値はほぼ不変のままであるが、それらの相乗効果はTM振幅に依存する。TM振幅が比較的小さい場合、ELM摂動は高速イオン損失のわずかな増加のみを引き起こすが、特にTM振幅が確率化閾値に近い場合には、局所的なLCFS交差密度を実質的に増強する。対照的に、TM振幅が十分に大きくなると、TM-ELM相乗効果によって生成される小さなドリフト島鎖（これは確率化閾値以下ですでに形成され得る）が、ELM誘起損失増強を相殺する以上に周辺軌道確率化を低減し、全体の損失割合の正味の減少をもたらす。ここで得られた定量的な損失割合は、実際のEAST放電に対する直接的な予測とはみなせないが、物理的メカニズムは、これらの摂動に対する特徴的な高速イオン応答への有用な洞察を提供する。