In this work, the interplay between fast ions (FIs) and safety factor rational surfaces is studied in a turbulent plasma via global nonlinear gyrokinetic simulations. The fast particle-induced enhancement of shearing structures from turbulence self-interaction is analyzed. Our study takes into account the competition between this mechanism and other FIs effects, i.e. thermal profiles dilution and quasi-resonant interaction. We find the reduction of the zonal modes destabilization threshold caused by FIs (Hahm et al 2023 Phys. Plasmas30 072501) to be a very effective method to suppress turbulence. Indeed, it leads to the formation of regions where turbulent transport is reduced by 90% of its original value. Furthermore, an fishbone is driven unstable inside the plasma and its interaction with turbulence is studied. We find the beat-driven zonal structure generated by this mode to further reduce turbulence when its presence does not drastically flatten the thermal profiles.
本研究では、乱流プラズマ中の高速イオン（FI）と安全係数の有理面との間の相互作用を、グローバル非線形ジャイロ運動論シミュレーションにより調べる。乱流自己相互作用に由来するせん断構造の、高速粒子によって誘起される増強を解析する。我々の研究は、この機構と他のFI効果、すなわち熱プロファイルの希釈および準共鳴相互作用との間の競合を考慮する。我々は、FIによって引き起こされるゾーナルモードの不安定化閾値の低下（Hahm et al 2023 Phys. Plasmas30 072501）が、乱流を抑制する非常に効果的な方法であることを見いだす。実際に、それは乱流輸送が元の値の90%だけ低減される領域の形成をもたらす。さらに、プラズマ内部でフィッシュボーンが不安定化され、乱流との相互作用が研究される。我々は、このモードによって生成されるビート駆動のゾーナル構造が、その存在が熱プロファイルを劇的に平坦化しない場合には、乱流をさらに低減することを見いだす。