Fast ion pressure profiles flattened by multiple Alfvén eigenmodes (AEs) are investigated for various neutral beam deposition powers in a multi-phase simulation, which is a combination of classical simulation and hybrid simulation for energetic particles interacting with a magnetohydrodynamic fluid. Monotonic degradation of fast ion confinement and fast ion profile stiffness is found with increasing beam deposition power. The confinement degradation and profile stiffness are caused by a sudden increase in fast ion transport flux brought about by AEs for fast ion pressure gradients above a critical value. The critical pressure gradient and the corresponding beam deposition power depend on the radial location. The fast ion pressure gradient stays moderately above the critical value, and the profiles of the fast ion pressure and fast ion transport flux spread radially outward from the inner region, where the beam is injected. It is found that the square root of the MHD fluctuation energy is proportional to the beam deposition power. Analysis of the time evolutions of the fast ion energy flux profiles reveals that intermittent avalanches take place with contributions from the multiple eigenmodes. Surface of section plots demonstrate that the resonance overlap of multiple eigenmodes accounts for the sudden increase in fast ion transport with increasing beam power. The critical gradient and critical beam power for the profile stiffness are substantially higher than the marginal stability threshold.
複数のアルフヴェン固有モード（AE）によって平坦化された高速イオン圧力分布を、様々な中性粒子ビーム入射パワーに対して多相シミュレーションで調査した。この多相シミュレーションは、電磁流体力学流体と相互作用する高エネルギー粒子に対する古典的シミュレーションとハイブリッドシミュレーションの組み合わせである。ビーム入射パワーの増加に伴い、高速イオン閉じ込めの単調な劣化と高速イオン分布の剛性（プロファイル剛性）が見いだされた。閉じ込め劣化と分布剛性は、臨界値を超える高速イオン圧力勾配に対するAEによって引き起こされる高速イオン輸送フラックスの急激な増加によって引き起こされる。臨界圧力勾配と対応するビーム入射パワーは径方向位置に依存する。高速イオン圧力勾配は臨界値を適度に上回ったままであり、高速イオン圧力と高速イオン輸送フラックスの分布は、ビームが入射される内側領域から径方向外側に広がる。MHD揺動エネルギーの平方根はビーム入射パワーに比例することが見いだされた。高速イオンエネルギー束分布の時間発展の解析により、複数の固有モードからの寄与を伴う間欠的な雪崩現象が発生することが明らかになった。ポアンカレ断面プロットは、複数の固有モードの共鳴の重なりが、ビームパワーの増加に伴う高速イオン輸送の急激な増加を説明することを実証している。分布剛性に対する臨界勾配と臨界ビームパワーは、マージナル安定性閾値よりもかなり高い。