The generation of shear flows (SFs) by Alfven Eigenmodes (AEs) and energetic particle modes (EPMs) have important effects on the operation of future nuclear fusion reactors, because SFs regulate the saturation of the AEs/EPMs, the transport of EPs and thermal plasma, as well as the formation of transport barriers among other consequences. The aim of this study is the analysis of SFs generation during the saturation phase of AEs and EPMs in LHD plasma. Experiments performed in the 23rd and 24th LHD experimental campaigns are dedicated to explore the destabilization of AEs/EPMs in discharges with different heating patterns, thermal plasma and magnetic field configurations. In particular, the shots 176490 and 179697 show the destabilization of MHD bursts and energetic-ion-driven resistive interchange modes (EIC), respectively. Charge exchange spectroscopy measurements in both discharges indicate that the generation of SFs by AE/EPM is uncorrelated with the perturbation induced by the neutral beam injector (NBI). Nonlinear simulations performed using the gyro-fluid code FAR3d show the generation of zonal structures, especially SFs, induced during the saturation phase of Toroidal Alfven Eigenmodes (TAEs) triggered in the MHD burst as well as by the EIC in the bursting phase. The simulations indicate that SFs are caused by the radial electric fields powered by energy transfers from the unstable AE/EPM towards the thermal plasma. The strongest SFs are measured during the EIC bursting phase once the EPM overlaps with nearby resonances at the plasma periphery. Likewise, the largest SFs during the MHD burst are observed once TAEs radially overlap in the inner-middle plasma region.
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)によるせん断流(SFs)の生成は、将来の核融合炉の運転に重要な影響を及ぼす。なぜなら、SFsは、他の結果の中でも、AEs/EPMsの飽和、EPsおよび熱プラズマの輸送、ならびに輸送障壁の形成を制御するからである。本研究の目的は、LHDプラズマにおけるAEsおよびEPMsの飽和位相中のSFs生成の解析である。第23次および第24次LHD実験キャンペーンで実施された実験は、異なる加熱パターン、熱プラズマ、および磁場配位を持つ放電におけるAEs/EPMsの不安定化を探求することに専念している。特に、ショット176490および179697は、それぞれMHDバーストおよび高エネルギーイオン駆動抵抗性交換モード(EIC)の不安定化を示している。両放電における荷電交換分光法の測定は、AE/EPMによるSFsの生成が、中性粒子ビーム入射装置(NBI)によって誘起される摂動とは無相関であることを示している。ジャイロ流体コードFAR3dを用いて実施された非線形シミュレーションは、MHDバーストにおいて励起されたトロイダルアルヴェン固有モード(TAEs)の飽和位相中、およびバースト位相におけるEICによって誘起される、帯状構造、特にSFsの生成を示している。シミュレーションは、SFsが、不安定なAE/EPMから熱プラズマへのエネルギー輸送によって駆動される径方向電場によって引き起こされることを示している。最も強いSFsは、EPMがプラズマ周辺部の近傍の共鳴と重なるときに、EICバースト位相中に測定される。同様に、MHDバースト中の最大のSFsは、TAEsがプラズマ内部-中間領域で径方向に重なるときに観測される。