Alfvén eigenmodes (AEs) and energetic particle modes (EPMs) have been observed in EAST neutral beam injection plasma with the presence of heavy tungsten impurity in the core region. The AEs are identified as toroidal Alfvén eigenmodes (TAEs) with roughly constant frequency fTAE ∼ 100 kHz and a special set of AEs with frequency chirping up from frequency fAE ∼ 70 kHz to fAE ∼ 100 kHz. The frequency of EPMs is around fEPM ∼ 60 kHz, exhibiting with frequency chirping down feature. A transition from EPMs to AEs is found, and the location and mode numbers are measured by experimental diagnostics. Hybrid simulations with the global kinetic-magnetohydrodynamic code M3D-K have been carried out to investigate the observed AEs and EPMs, and linear simulations find the EPM with toroidal mode number n = 2 and poloidal mode number m = 3. Nonlinear simulations show that the EPM frequency chirps down nonlinearly, and then two modes emerge with frequencies around 72.7 kHz and 88.0 kHz: the mode with higher frequency is a TAE, and the other mode is an EPM. Afterward, the TAE disappears quickly with the frequency almost unchanged, and the EPM with lower frequency chirps down continuously. The mode frequencies and locations of the simulated EPM and TAE, as well as the chirping down feature of the EPM frequency, are consistent with the experimental measurements. The transition from EPM to TAE is found to be a self-consistent dynamic of nonlinear evolution with the expel of energetic ions due to EPM.
EAST中性粒子ビーム入射プラズマにおいて、コア領域に重いタングステン不純物が存在する状態で、アルヴェン固有モード(AEs)および高エネルギー粒子モード(EPMs)が観測された。AEsは、ほぼ一定の周波数fTAE ∼ 100 kHzを有するトロイダルアルヴェン固有モード(TAEs)と、周波数がfAE ∼ 70 kHzからfAE ∼ 100 kHzへと上方チャープする特殊なAEsのセットとして同定された。EPMsの周波数はfEPM ∼ 60 kHz程度であり、下方チャープの特徴を示す。EPMsからAEsへの遷移が見出され、その位置とモード数は実験的診断によって測定された。観測されたAEsおよびEPMsを調査するために、大域的運動論的-電磁流体力学コードM3D-Kを用いたハイブリッドシミュレーションが実施され、線形シミュレーションによりトロイダルモード数n = 2、ポロイダルモード数m = 3のEPMが見出された。非線形シミュレーションは、EPM周波数が非線形的に下方チャープし、その後、周波数が約72.7 kHzおよび88.0 kHzの2つのモードが出現することを示す: より高い周波数のモードはTAEであり、もう一方のモードはEPMである。その後、TAEは周波数がほぼ変化しないまま急速に消滅し、より低い周波数のEPMは連続的に下方チャープする。シミュレーションされたEPMおよびTAEのモード周波数と位置、ならびにEPM周波数の下方チャープ特性は、実験的測定と一致している。EPMからTAEへの遷移は、EPMによる高エネルギーイオンの排出を伴う非線形発展の自己無撞着な動力学であることが見出された。