The confinement of fast particles is of crucial importance for the success of future burning plasma experiments. On JET, the confinement of ion cyclotron resonant frequency (ICRF) accelerated fast hydrogen ions with energies exceeding 5 MeV has been measured using the characteristic γ-rays emitted through their inelastic scattering with carbon impurities, 12C(p,p'γ)12C. Recent experiments have shown a significant decrease in this γ-ray emission (by a factor of 2) during so-called tornado mode activity (core-localized toroidal Alfvén eigenmodes (TAEs) within the q = 1 surface) in sawtoothing plasmas. This is indicative of a significant loss or extensive re-distribution of these (>5 MeV) particles from the plasma core. In this paper, mechanisms responsible for the radial transport and loss of these fast ions are investigated and identified using the HAGIS code, which describes the interaction of the fast ions and the TAE observed. The calculations show that the overlap of wave-particle resonances in phase-space leads to an enhanced radial transport and loss. On both JET and ASDEX Upgrade, new fast ion loss detectors have been installed to further investigate the loss of such particles. On JET, fast ion loss detectors based around an array of Faraday cups and a scintillator probe have been installed as part of a suite of diagnostic enhancements. On ASDEX Upgrade, a new fast ion loss detector has been mounted on the mid-plane manipulator allowing high resolution measurements in pitch angle, energy and time. This has enabled the direct observation of fast ion losses during various magnetohydrodynamics (MHD) phenomena to be studied in detail. Edge localised mode (ELM) induced fast ion losses have been directly observed along with the enhancement of fast ion losses from specific areas of phase-space in the presence of neoclassical tearing modes (NTMs) and TAEs.
高速粒子の閉じ込めは、将来の燃焼プラズマ実験の成功にとって極めて重要である。JETにおいては、ICRF（イオンサイクロトロン共鳴周波数）により加速され、5 MeVを超えるエネルギーを持つ高速水素イオンの閉じ込めが、炭素不純物12Cとの非弾性散乱を通じて放出される特性γ線、すなわち12C(p,p'γ)12Cを用いて測定されてきた。最近の実験では、セパラトリックス内部に局在するトロイダルアルヴェン固有モード（TAE）である、いわゆるトルネードモード活動中に、このγ線放出が（2倍に）減少することが観測された。これは、プラズマコアからのこれらの（5 MeVを超える）粒子の顕著な損失、または大規模な再分布を示唆している。本論文では、観測されたTAEと高速粒子の相互作用を記述するHAGISコードを用いて、これらの高速粒子の径方向輸送と損失のメカニズムを調査し、特定する。計算結果は、位相空間における波動-粒子共鳴の重複が、径方向輸送と損失の増大をもたらすことを示している。JETとASDEX Upgradeの両方において、このような粒子損失をさらに詳細に調査するために、新しい高速粒子損失検出器が設置された。JETでは、一連の診断装置の強化の一環として、ファラデーカップアレイとシンチレータプローブに基づく高速粒子損失検出器が設置された。ASDEX Upgradeでは、ミッドプレーン操作装置に新しい高速粒子損失検出器が搭載され、ピッチ角、エネルギー、時間における高分解能測定が可能となった。これにより、様々なMHD（磁気流体力学）現象中の高速粒子損失の直接観測が詳細に研究できるようになった。ELM（周辺局在モード）によって誘起される高速粒子損失が直接観測されるとともに、新古典テアリングモード（NTM）およびTAEの存在下において、位相空間の特定領域からの高速粒子損失の増強が観測された。