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Nonlinear dynamics of toroidal Alfvén eigenmodes in the presence of tearing modes

J. Zhu, Z.W. Ma, S. Wang, W. Zhang2018年被引用 13Nuclear FusionIF 3出版社

A hybrid simulation is carried out to study nonlinear dynamics of n  =  1 toroidal Alfvén eigenmodes (TAEs) with the m/n  =  2/1 tearing mode. It is found that the n  =  1 TAE is first excited by isotropic energetic particles at the linear stage and reaches the first steady state due to wave-particle interaction. After the saturation of the n  =  1 TAE, the m/n  =  2/1 tearing mode grows continuously and reaches its steady state due to nonlinear mode-mode coupling, especially, the n  =  0 component plays a very important role in the tearing mode saturation. The results suggest that the enhancement of the tearing mode activity with increase of the resistivity could weaken the TAE frequency chirping through the interaction between the p  =  1 TAE resonance and the p  =  2 tearing mode resonance for passing particles in the phase space, which is opposite to the classical physical picture of the TAE frequency chirping that is enhanced with dissipation increase.

日本語訳

ハイブリッドシミュレーションを実施し、m/n  =  2/1テアリングモードを伴うn  =  1トロイダル・アルフヴェン固有モード(TAE)の非線形ダイナミクスを研究した。n  =  1 TAEは線形成長段階において等方的な高エネルギー粒子によって最初に励起され、波動-粒子相互作用により最初の定常状態に達することが見出された。n  =  1 TAEの飽和後、m/n  =  2/1テアリングモードは連続的に成長し、非線形モード間結合、特にn  =  0成分がテアリングモードの飽和において非常に重要な役割を果たすことにより、その定常状態に達する。これらの結果は、抵抗率の増加に伴うテアリングモード活動の増強が、位相空間における通過粒子に対するp  =  1 TAE共鳴とp  =  2テアリングモード共鳴の間の相互作用を通じてTAE周波数チャープを弱める可能性があることを示唆しており、これは散逸の増加に伴ってTAE周波数チャープが増強されるという古典的な物理的描像とは逆である。

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Alfvén waveTearing modeAlfvén eigenmodeToroidal Alfvén Eigenmode
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