The aim of this study is to analyze the stability of the Alfven eigenmodes (AE) in the Chinese First Quasi-axisymmetric Stellarator (CFQS). The AE stability is calculated using the code FAR3d that solves the reduced MHD equations to describe the linear evolution of the poloidal flux and the toroidal component of the vorticity in a full 3D system, coupled with equations of density and parallel velocity moment for the energetic particles (EP) species including the effect of the helical couplings and acoustic modes. The Landau damping and resonant destabilization effects are added in the model by a given closure relation. The simulation results indicate the destabilization of n = 1 to 4 AEs by EP during the slowing down process, particularly n = 1 and n = 2 toroidal AEs (TAE), n = 3 elliptical AE (EAE) and n = 4 non circular AE (NAE). If the resonance is caused by EPs with an energy above 17 keV (weakly thermalized EP), n = 2 EAEs and n = 3 NAEs are unstable. On the other hand, EPs with an energy below 17 keV (late thermalization stage) lead to the destabilization of n = 3 and n = 4 TAEs. The simulations for an off-axis NBI injection indicate the further destabilization of n = 2 to 4 AEs although the growth rate of the n = 1 AEs slightly decreases, so no clear optimization trend with respect to the NBI deposition region is identified. In addition, n = 2, 4 helical AE (HAE) are unstable above an EP β threshold. Also, if the thermal β of the simulation increases (higher thermal plasma density) the AE stability of the plasma improves. The simulations including the effect of the finite Larmor radius and electron-ion Landau damping show the stabilization of the n = 1 to 4 EAE/NAEs as well as a decrease of the growth rate and frequency of the n = 1 to 4 BAE/TAEs.
本研究の目的は、中国初の準軸対称ステラレータ（CFQS）におけるアルヴェン固有モード（AE）の安定性を解析することである。AE安定性は、3次元完全系におけるポロイダル磁束と渦度のトロイダル成分の線形成長を記述する簡約MHD方程式を解くコードFAR3dを用いて計算される。この系には、高エネルギー粒子（EP）種の密度および平行速度モーメントの方程式が結合され、ヘリカル結合と音響モードの効果が含まれる。ランダウ減衰と共鳴不安定化効果は、与えられた閉鎖関係式によってモデルに組み込まれる。シミュレーション結果は、減速過程におけるEPによるn=1からn=4のAEの不安定化を示しており、特にn=1およびn=2のトロイダルアルヴェン固有モード（TAE）、n=3の楕円形アルヴェン固有モード（EAE）、n=4の非円形アルヴェン固有モード（NAE）が該当する。共鳴が17keV以上のエネルギーを持つEP（弱熱化EP）によって引き起こされる場合、n=2のEAEおよびn=3のNAEが不安定となる。一方、17keV以下のエネルギーを持つEP（後期熱化段階）は、n=3およびn=4のTAEの不安定化をもたらす。オフアクシスNBI入射のシミュレーションは、n=2からn=4のAEのさらなる不安定化を示すが、n=1のAEの成長率はわずかに減少するため、NBI堆積領域に関して明確な最適化傾向は確認されない。さらに、n=2およびn=4のヘリカルアルヴェン固有モード（HAE）は、EPベータ閾値以上で不安定となる。また、シミュレーションにおいて熱ベータが増加する（より高い熱プラズマ密度）場合、AE安定性は改善される。有限ラーマー半径効果および電子-イオンランダウ減衰を含むシミュレーションは、n=1からn=4のEAE/NAEの安定化と、n=1からn=4のBAE/TAEの成長率および周波数の減少を示している。