This paper discusses the first nonlinear numerical simulation results of fishbone excitation by a magnetically trapped supra-thermal electron population with pressure profile peaked on axis due to, e.g. electron cyclotron resonance heating. The precession resonance underlying the linear instability is clearly identified. Meanwhile, mode saturation is shown to occur because of the secular resonant particle motion, pumping particles out of the radial region where the wave–particle power exchange is initially localized. The mode nonlinear saturation is accompanied by downward frequency chirping, due to phase-locking of the mode with resonant particles, consistent with the 'mode particle pumping' mechanism.
本論文は、磁気的に捕捉された超熱電子集団によるフィッシュボーン励起の非線形シミュレーション結果について、初めての報告を行うものである。この超熱電子集団の圧力分布は、例えば電子サイクロトロン共鳴加熱によって、軸上でピークを持つ。線形不安定性の背後にある歳差運動共鳴が明確に特定された。一方、モードの飽和は、共鳴粒子の永年的な運動によるものであり、これにより粒子が波動-粒子間のパワー交換が最初に局在していた動径領域から排出されることが示された。非線形飽和に伴い、モードと共鳴粒子の位相ロックにより周波数の下方チャープが生じるが、これは「モード粒子ポンピング」機構と整合的である。