Various types of Alfvén eigenmodes (AEs) have been destabilized by fast ions over a broad frequency range from ∼80 kHz to ∼700 kHz in a series of JET experiments in mixed D–3He plasmas heated with the three-ion ICRF scenario (2020 Nocente et al Nucl. Fusion60 124006). In this paper, we identify the radial localization of AEs using an X-mode reflectometer, a multiline interferometer and soft x-ray diagnostics. The analysis is focused on the most representative example of these measurements in JET pulse #95691, where two different types of Alfvén cascade (AC) eigenmodes were observed. These modes originate from the presence of a local minimum of the safety factor qmin. In addition to ACs with frequencies below the frequency of toroidal Alfvén eigenmodes (TAEs), ACs with frequencies above the TAE frequency were destabilized by energetic ions. Both low- (f ≈ 80–180 kHz) and high-frequency (f ≈ 330–450 kHz) ACs were localized in the central regions of the plasma. The characteristics of the high-frequency ACs are investigated in detail numerically using HELENA, CSCAS and MISHKA codes. The resonant conditions for the mode excitation are found to be determined by passing ions of rather high energy of several hundred keV and similar to those established in JT-60U with negative-ion-based NBI (2005 Takechi et al Phys. Plasmas12 082509). The computed radial mode structure is found to be consistent with the experimental measurements. In contrast to low-frequency ACs observed most often, the frequency of the high-frequency ACs decreases with time as the value of qmin decreases. This feature is in a qualitative agreement with the analytical model of the high-frequency ACs in Breizman et al (2003 Phys. Plasmas10 3649). The high-frequency AC could be highly relevant for future ITER and fusion reactor plasmas dominated by ∼MeV energetic ions, including a significant population of passing fast ions.
様々なタイプのアルヴェン固有モード（AE）が、三イオンICRFシナリオ（2020 Nocente et al Nucl. Fusion 60 124006）で加熱された混合D–³Heプラズマを用いた一連のJET実験において、高速イオンによって約80 kHzから約700 kHzの広い周波数範囲にわたって不安定化された。本論文では、Xモード反射計、マルチライン干渉計、および軟X線診断を用いて、AEの径方向局在を同定する。解析は、JETパルス#95691における最も代表的な測定例に焦点を当てており、そこでは2つの異なるタイプのアルヴェンカスケード（AC）固有モードが観測された。これらのモードは、安全係数qminの極小値の存在に起因する。トロイダルアルヴェン固有モード（TAE）の周波数よりも低い周波数のACに加えて、TAE周波数よりも高い周波数のACも高速イオンによって不安定化された。低周波数（f ≈ 80–180 kHz）と高周波数（f ≈ 330–450 kHz）の両方のACは、プラズマの中心領域に局在していた。高周波数ACの特性は、HELENA、CSCAS、およびMISHKAコードを用いて数値的に詳細に調査された。モード励起の共鳴条件は、数百keVのかなり高いエネルギーを持つ通過イオンによって決定されることが見出され、これは負イオン源NBIを用いたJT-60U（2005 Takechi et al Phys. Plasmas 12 082509）で確立された条件と類似している。計算された径方向モード構造は、実験測定と一致することが見出された。最も頻繁に観測される低周波数ACとは対照的に、高周波数ACの周波数は、qminの値が減少するにつれて時間とともに減少する。この特徴は、Breizmanら（2003 Phys. Plasmas 10 3649）による高周波数ACの解析モデルと定性的に一致する。高周波数ACは、将来のITERおよび核融合炉プラズマにおいて、かなりの割合の通過型高速イオンを含む約MeVエネルギーの高速イオンが支配的な状況で、非常に重要となる可能性がある。