Linear and nonlinear perturbative analyses of low-frequency instabilities are presented for ST40 spherical torus high field plasmas, with simultaneous neutral beam heating due to two tangential sources at 25 keV and 55 keV. Initial plasma profiles on which the TRANSP and NUBEAM codes were based were obtained using an integrated analysis of several diagnostics including line-of-sight integrated and volume average measurements, as well as limited profile information from a charge-exchange-recombination spectrometer. Magnetohydrodynamics (MHD) analysis using the NOVA/NOVA-K codes suggests that the modes in the experiments are core-localized n = 1 eigenmodes with mixed acoustic and electromagnetic Alfvénic polarization. The global transport combined with the perturbative mode analysis indicates that there is greater tendency for bursty chirping response as the level of background micro-turbulence decreases in time and those predictions are shown to be consistent with the experimental data. This finding is interpreted in terms of the suppression of coherent phase-space structures that support chirping when the resonant fast ion dynamics is dominated by frequent stochastic, orbit-decorrelating events.
線形および非線形摂動解析による低周波不安定性の解析を、25keVと55keVの2つの接線方向源による同時中性粒子ビーム加熱を伴うST40球状トーラス高磁場プラズマについて示す。TRANSPおよびNUBEAMコードの基礎となった初期プラズマ分布は、視線積分および体積平均測定を含むいくつかの診断装置の統合解析と、荷電交換再結合分光器からの限られた分布情報を用いて得られた。NOVA/NOVA-Kコードを用いた電磁流体力学(MHD)解析は、実験におけるモードが、音響的および電磁的Alfvénic偏光が混在するコア局在のn=1固有モードであることを示唆している。大域的輸送と摂動モード解析を組み合わせると、背景の微視的乱流レベルが時間とともに減少するにつれてバースト的なチャープ応答の傾向が大きくなることが示され、これらの予測は実験データと一致することが示される。この発見は、共鳴高速イオン動力学が頻繁な確率的、軌道デコリレーション事象によって支配されるときに、チャープを支えるコヒーレントな位相空間構造の抑制という観点から解釈される。