Resonant excitations of Alfvén eigenmodes by energetic particles in high-β (ratio of plasma to magnetic pressures) second ballooning-mode stable toroidal plasmas are investigated employing a gyrokinetic-magnetohydrodynamic (MHD) hybrid simulation code. The new type of high-n (toroidal wavenumber) discrete Alfvén eigenmodes correspond to bound states trapped in the α-induced potential wells and, hence, are termed αTAE (α-induced Alfvén eigenmode); where α denotes the ballooning drive due to pressure gradient and curvature (Hu S and Chen L 2004 Phys. Plasmas11 1). These MHD-stable eigenmodes can be kinetically excited, in the present studies, by magnetically trapped energetic particles via bounce–precessional drift resonances. A dense αTAE spectrum has been found due to the existence of multiple potential wells and, correspondingly, the eigenmodes can either be quasi-marginally stable or experience small but finite Alfvén-continuum damping. Furthermore, these αTAEs exist independently of the toroidal Alfvén frequency gap, in contrast to the usual low-β TAE (toroidicity-induced Alfvén eigenmode) (Cheng C Z, Chen L and Chance M S 1985 Ann. Phys.161 21). For negative magnetic shear, the αTAE is also shown to extend into the small-α domain and evolve into the low-β TAE. A two-dimensional eigenmode analysis, employing WKB approximation in the radial direction, demonstrates that global αTAEs can be radially localized around the maximal α values.
高β（プラズマ圧力と磁気圧の比）第二バルーニングモード安定トロイダルプラズマにおける高エネルギー粒子によるアルヴェン固有モードの共鳴励起を、ジャイロ運動論的-磁気流体力学（MHD）ハイブリッドシミュレーションコードを用いて調べた。新しいタイプの高n（トロイダル波数）離散アルヴェン固有モードは、α誘起ポテンシャル井戸に捕捉された束縛状態に対応し、したがってαTAE（α誘起アルヴェン固有モード）と称される。ここでαは、圧力勾配と曲率によるバルーニング駆動力を表す（Hu S and Chen L 2004 Phys. Plasmas11 1）。これらのMHD安定固有モードは、本研究では、磁気的に捕捉された高エネルギー粒子によってバウンス-歳差運動ドリフト共鳴を介して運動論的に励起され得る。複数のポテンシャル井戸の存在により、密なαTAEスペクトルが見出され、対応して、固有モードは準臨界安定であるか、または小さくとも有限のアルヴェン連続体減衰を経験し得る。さらに、これらのαTAEは、通常の低β TAE（トロイダリシティ誘起アルヴェン固有モード）（Cheng C Z, Chen L and Chance M S 1985 Ann. Phys.161 21）とは対照的に、トロイダルアルヴェン周波数ギャップとは独立に存在する。負の磁気シアの場合、αTAEは小さなα領域にも拡張され、低β TAEへと発展することも示されている。動径方向にWKB近似を用いた二次元固有モード解析は、大域的αTAEが最大α値の周囲に動径方向に局在化し得ることを実証している。