The kinetic excitation of ideal magnetohydrodynamic (MHD) discrete Alfvén eigenmodes in the second MHD ballooning stable domain is studied in the presence of a thermal ion temperature gradient (ITG), using linear gyrokinetic particle-in-cell simulations of a local flux tube in shifted-circle tokamak geometry. The instabilities are identified as α-induced toroidal Alfvén eigenmodes (αTAE); that is, bound states trapped between pressure-gradient-induced potential barriers of the Schrödinger equation for shear Alfvén waves. Using numerical tools, we examine in detail the effect of kinetic thermal ion compression on αTAEs; both non-resonant coupling to ion sound waves and wave–particle resonances. It is shown that the Alfvénic ITG instability thresholds (e.g., the critical temperature gradient) are determined by two resonant absorption mechanisms: Landau damping and continuum damping. The numerical results are interpreted on the basis of a theoretical framework previously derived from a variational formulation. The present analysis of properties and structures of Alfvénic fluctuations in the presence of steep pressure gradients applies for both positive or negative magnetic shear and can serve as an interpretative framework for experimental observations in (future) high-performance fusion plasmas of reactor relevance.
第2のMHDバルーニング安定領域における理想磁気流体力学（MHD）離散アルヴェン固有モードの運動論的励起を、シフトサークルトカマク形状における局所磁束管の線形ジャイロ運動論的粒子シミュレーションを用いて、熱的イオン温度勾配（ITG）の存在下で研究する。この不安定性は、α誘起トロイダルアルヴェン固有モード（αTAE）、すなわちせん断アルヴェン波に対するシュレーディンガー方程式の圧力勾配誘起ポテンシャル障壁間に捕捉された束縛状態として同定される。数値的手法を用いて、αTAEに対する運動論的热イオン圧縮の効果を詳細に調べる。すなわち、イオン音波への非共鳴結合と波動-粒子共鳴の両方を考察する。アルヴェン性ITG不安定性の閾値（例えば、臨界温度勾配）は、ランダウ減衰と連続体減衰という2つの共鳴吸収機構によって決定されることが示される。数値結果は、変分定式化から以前に導出された理論的枠組みに基づいて解釈される。急峻な圧力勾配の存在下でのアルヴェン性揺らぎの性質と構造に関する本解析は、正または負の磁気シアの両方に適用可能であり、炉心関連の（将来の）高性能核融合プラズマにおける実験的観測の解釈の枠組みとして役立ち得る。