The excitation of magnetohydrodynamic (MHD) and resonant instabilities and their effect on the plasma profiles during the current ramp-up phase of a beam-driven JT-60SA tokamak plasma is studied using the MHD-PIC hybrid code MEGA. In the simple scenario considered, the plasma is only driven by one negative-ion-based neutral beam, depositing 500 keV deuterons at 5 MW power off-axis at about mid-radius. The beam injection starts half-way in the ramp-up phase. Within 1 s, the beam-driven plasma current and fast ion pressure produce a configuration that is strongly unstable to rapidly growing MHD and resonant modes. Using MEGA, modes with low toroidal mode numbers in the range n = 1–4 are examined in detail and shown to cause substantial changes in the plasma profiles. The necessity to develop reduced models and incorporate the effects of such instabilities in integrated codes used to simulate the evolution of entire plasma discharges is discussed.
ビーム駆動JT-60SAトカマクプラズマの電流立ち上げ段階における、磁気流体力学(MHD)および共鳴不安定性の励起と、それらがプラズマ分布に及ぼす影響を、MHD-PICハイブリッドコードMEGAを用いて研究した。検討した単純なシナリオでは、プラズマは1基の負イオン源中性粒子ビームのみによって駆動され、500 keVの重陽子を5 MWの出力で、ほぼ中間半径のオフアクシス位置に入射する。ビーム入射は立ち上げ段階の半ばに開始される。1秒以内に、ビーム駆動電流と高速イオン圧力は、急速に成長するMHDおよび共鳴モードに対して強く不安定な配位を生成する。MEGAを用いて、トロイダルモード数がn = 1–4の範囲にある低次モードを詳細に調べ、それらがプラズマ分布に substantial な変化を引き起こすことを示した。プラズマ放電全体の時間発展をシミュレートするために使用される統合コードに、そのような不安定性の影響を組み込み、低次化モデルを開発する必要性について議論する。