A multi-phase simulation that is a combination of classical simulation and hybrid simulation for energetic particles interacting with a magnetohydrodynamic (MHD) fluid is developed to simulate the nonlinear dynamics on the slowing down time scale of the energetic particles. The hybrid simulation code is extended with realistic beam deposition profile, collisions and losses, and is used for both the classical and hybrid phases. The code is run without MHD perturbations in the classical phase, while the interaction between the energetic particles and the MHD fluid is simulated in the hybrid phase. In a multi-phase simulation of DIII-D discharge #142111, the stored beam ion energy is saturated due to Alfvén eigenmodes (AE modes) at a level lower than in the classical simulation. After the stored fast ion energy is saturated, the hybrid simulation is run continuously. It is demonstrated that the fast ion spatial profile is significantly flattened due to the interaction with the multiple AE modes with amplitude v/vA ∼ δB/B ∼ O(10−4). The dominant AE modes are toroidal Alfvén eigenmodes (TAE modes), which is consistent with the experimental observation at the simulated moment. The amplitude of the temperature fluctuations brought about by the TAE modes is of the order of 1% of the equilibrium temperature. This is also comparable with electron cyclotron emission measurements in the experiment.
磁気流体力学（MHD）流体と相互作用する高エネルギー粒子に対する古典的シミュレーションとハイブリッドシミュレーションを組み合わせた多段階シミュレーションを開発し、高エネルギー粒子の減速時間スケールにおける非線形動力学をシミュレートする。ハイブリッドシミュレーションコードは、現実的なビーム堆積プロファイル、損失、および衝突を考慮して拡張され、古典的段階とハイブリッド段階の両方で使用される。コードは、古典的段階ではMHD摂動なしで実行され、ハイブリッド段階では高エネルギー粒子とMHD流体の間の相互作用がシミュレートされる。DIII-D放電#142111の多段階シミュレーションでは、蓄積されたビームイオンエネルギーは、アルヴェン固有モード（AEモード）により、古典的シミュレーションよりも低いレベルで飽和する。蓄積された高速イオンエネルギーが飽和した後、ハイブリッドシミュレーションは継続して実行される。複数のAEモードとの相互作用により、高速イオンの空間分布が大幅に平坦化されることが実証された。これらのモードの振幅は、v/vA ∼ δB/B ∼ O(10−4) のオーダーである。支配的なAEモードは、トロイダルアルヴェン固有モード（TAEモード）であり、これはシミュレーション時点での実験結果と一致する。TAEモードによって引き起こされる温度変動の振幅は、平衡温度の約1%のオーダーであり、これも実験における電子サイクロトロン放射測定と comparable である。