We quantify the impact of poloidal and toroidal rotation, anisotropy and energetic particle pressure produced by neutral beam injected energetic particles on the magnetic configuration and wave modes in tokamaks. Specifically, we focus on the class of spherical tokamaks, for which the impact of neutral beam heating is larger due to the relatively low toroidal field and large trapped particle fraction. Recently, (Hole et al 2011 Plasma Phys. Control. Fusion53 074021) we have used Bayesian inference techniques to compute rotating MAST equilibria, and thereby compute toroidal and poloidal Mach numbers and their uncertainties, as well as computed MAST anisotropic equilibria in the presence of neutral beam heating. Motivated by this work, we compute the impact of rotation and anisotropy on magnetohydrodynamic (MHD) waves of the plasma. Specifically, we determine how a change in q profile due to rotation and anisotropy could affect frequency scalings of the Alfvén continuum, Alfvén gap modes and compressional Alfvén eigenmodes. We also use Bayesian inference to infer energetic particle pressure, and compare the result with the inferred pressure from high-fidelity TRANSP simulations.
我々は、中性粒子ビーム入射によって生成された高エネルギー粒子によるポロイダルおよびトロイダル回転、異方性、および高エネルギー粒子圧力が、トカマクにおける磁気配位と波動モードに及ぼす影響を定量化する。具体的には、比較的低いトロイダル磁場と大きな捕捉粒子割合により、中性粒子ビーム加熱の影響がより大きくなる球状トカマクのクラスに焦点を当てる。最近、(Holeら 2011 Plasma Phys. Control. Fusion53 074021) において、我々はベイズ推論手法を用いて回転するMAST平衡を計算し、それによりトロイダルおよびポロイダルマッハ数をその不確実性とともに計算し、さらに中性粒子ビーム入射の存在下でのMAST異方性平衡を計算した。この研究に動機づけられ、我々は回転と異方性がプラズマの磁気流体力学(MHD)波動に及ぼす影響を計算する。具体的には、回転と異方性によるqプロファイルの変化が、アルヴェン連続スペクトル、アルヴェンギャップモード、および圧縮性アルヴェン固有モードの周波数スケーリングにどのように影響し得るかを決定する。また、ベイズ推論を用いて高エネルギー粒子圧力を推定し、その結果を高忠実度TRANSPシミュレーションから推定された圧力と比較する。