Energetic particle (EP) driven instabilities are investigated in the Chinese First Quasi-axisymmetric Stellarator using the hybrid kinetic-magnetohydrodynamic code MEGA. EPs are described as the anisotropic slowing-down distribution with pitch angle variable peak value Λ0. Simulations reveal that for or 0.65, two energetic-particle-modes (EPMs) with close growth rates coexist during the linear phase, and poloidal/toroidal mode numbers are and , respectively. For , the EPM is the dominant linear instability, and in the nonlinear phase, an EP-induced geodesic acoustic mode (EGAM) is excited and ultimately becomes the dominant instability. The nonlinear excitation mechanism of the EGAM is identified as resonance overlap, based on the analysis of the EP perturbed distribution function δf. During the linear growth of the EPM, hole-clump structure of δf forms within its resonance region in energy E and pitch angle variable Λ space. As the EPM saturates and its frequency chirps, the dominant clump structure in space migrates towards and gradually overlaps with the EGAM resonance region. This resonance overlap triggers the nonlinear excitation of the EGAM. This is the first demonstration of resonance overlap inducing mode nonlinear excitation in space and in a stellarator.
高エネルギー粒子（EP）駆動不安定性は、中国初の準軸対称ステラレータにおいて、ハイブリッド運動論-磁気流体力学コードMEGAを用いて調査された。EPは、ピッチ角変数のピーク値Λ0を持つ異方的減速分布として記述される。シミュレーションにより、 または0.65の場合、線形成長中に成長率が近い2つの高エネルギー粒子モード（EPM）が共存し、ポロイダル/トロイダルモード数はそれぞれ と であることが明らかになった。 の場合、 EPMが支配的な線形不安定性であり、非線形段階では、EP誘起測地線音響モード（EGAM）が励起され、最終的に支配的な不安定性となる。EGAMの非線形励起機構は、EPの摂動分布関数δfの解析に基づき、共鳴重複と同定された。 EPMの線形成長中、δfのホール-クランプ構造が、エネルギーEおよびピッチ角変数Λ空間におけるその共鳴領域内に形成される。 EPMが飽和し、その周波数がチャープするにつれて、 空間内の支配的なクランプ構造はEGAM共鳴領域に向かって移動し、徐々に重なる。この共鳴重複がEGAMの非線形励起を引き起こす。これは、 空間およびステラレータにおける、共鳴重複によって誘起されるモードの非線形励起の最初の実証である。