We investigate parametric decay instabilities (PDIs) of electron cyclotron waves due to a rotating neoclassical tearing mode (NTM) in ASDEX Upgrade. Strong scattering characteristic of PDIs is observed in a discharge where a (2,1) NTM has been identified. By mapping out the structure of the NTM toroidally, it is possible to determine the phases of the NTM which enable the decay to occur. Signatures of PDIs are seen when the edges of the magnetic island intersect the gyrotron beam path, but not when the O-point of the magnetic island is located directly in front of the gyrotron launcher. We propose an explanation using a simplified model, which reproduces features of the scattering in 1D particle-in-cell (PIC) simulations. The simulations show that a density perturbation caused by an NTM can give rise to a lowered PDI power threshold. The threshold is lowest in an intermediate density perturbation region where certain waves excited in PDIs can become trapped. The PIC simulations show that several decay and combination events involving approximately half frequency waves produce waves slightly downshifted from the main pump frequency of 140 GHz. This is the first time PIC simulations based on experimental profiles reproduce signals close to the pump frequency, which result from interactions with half frequency waves. The numerical results support previous observations from the tokamak TEXTOR.
我々は、ASDEX Upgradeにおける回転する新古典テアリングモード（NTM）による電子サイクロトロン波のパラメトリック崩壊不安定性（PDI）を調査する。強いPDIの特徴を示す散乱が、(2,1)NTMが同定された放電において観測される。NTMの構造をトロイダル方向にマッピングすることにより、崩壊を可能にするNTMの位相を決定することができる。PDIの特徴は、磁気島の端がジャイロトロンビーム経路と交差するときに観測されるが、磁気島のO点がジャイロトロンランチャーの正面に位置するときには観測されない。我々は、1次元粒子インセル（PIC）シミュレーションにおいて散乱の特徴を再現する簡略化モデルを用いた説明を提案する。シミュレーションは、NTMによって引き起こされる密度摂動がPDIの閾値低下をもたらすことを示す。この閾値は、PDIにおいて励起される特定の波が閉じ込められ得る中間的な密度摂動領域において最も低くなる。PICシミュレーションは、約半分の周波数の波を含む複数の崩壊・結合事象が、140GHzの主ポンプ周波数からわずかに下方シフトした波を生成することを示す。実験に基づくプロファイルを用いたPICシミュレーションが、ポンプ周波数近傍の信号を再現したのは今回が初めてであり、これらの信号は半分の周波数を持つ波との相互作用に起因する。この数値結果は、TEXTORトカマクにおける以前の観測を支持するものである。