The stability of proposed burning-plasma scenarios (for ITER-FEAT, IGNITOR and FIRE) with respect to shear-Alfvén modes possibly driven by fusion-produced alpha particles is investigated along with the effects of such modes on the transport and confinement properties of the alpha particles themselves. The results of numerical particle-in-cell model simulations show that one of the proposed scenarios (namely, the ITER-FEAT reversed-shear case) could be characterized by fast-growing energetic-particle modes, saturating via a convective displacement of the energetic ions. The consequent broadening pressure profile of the alpha particles and their additional diffusion due to scattering by the saturated electromagnetic fields show that the envisaged scenario cannot be considered consistent with the constraints imposed by nonlinear energetic-particle interactions with the Alfvén modes. The validity of the above results is discussed with reference to the approximations used in the model.
提案された燃焼プラズマシナリオ（ITER-FEAT、IGNITOR、FIRE用）の、核融合生成アルファ粒子によって駆動される可能性のあるシア・アルヴェン・モードに対する安定性を、そのようなモードがアルファ粒子自体の輸送特性と閉じ込め特性に及ぼす影響とともに調査する。数値粒子インセルモデルシミュレーションの結果は、提案されたシナリオの一つ（すなわち、ITER-FEATの逆シアーケース）が、高速成長する高エネルギー粒子モードによって特徴づけられ、高エネルギーイオンの対流変位を介して飽和する可能性があることを示している。その結果生じるアルファ粒子の圧力分布の広がりと、飽和した電磁場による散乱に起因するアルファ粒子の追加拡散は、想定されたシナリオが、アルヴェン・モードとの非線形高エネルギー粒子相互作用によって課される制約と整合的であるとはみなせないことを示している。上記の結果の妥当性について、モデルで使用された近似に照らして議論する。