Drift-kinetic effects of fusion-born alpha particles on the n= 1 (n is the toroidal mode number) resistive wall mode (RWM) is numerically investigated for a recent design of the ITER 10 MA steady state plasma scenario, utilizing a magneto-hydrodynamic (MHD)-kinetic hybrid toroidal model. While the fluid theory predicts unstable RWM as the normalized plasma pressure βN exceeds the no-wall Troyon limit and with the mode growth rate monotonically increasing with βN, inclusion of the drift-kinetic contribution of trapped alphas qualitatively modifies the behavior by stabilizing the mode at high βN. In fact, a complete stabilization of the n= 1 RWM up to the ideal-wall Troyon limit is found. On the other hand, another unstable branch—the alpha-driven n = 1 fishbone mode (FB)—is identified in the high-βN regime, with the mode frequency matching that of the toroidal precession frequency of trapped alphas. Fast plasma toroidal flow however helps mitigate the FB instability. Kinetic stabilization of the RWM and flow stabilization of the (alpha-triggered) FB result in an enhancement of βN from the design value of 3.22–3.52 for the ITER scenario considered, while still maintaining stable plasma operation against the aforementioned MHD instabilities.
核融合生成アルファ粒子のドリフト運動論的効果が、ITER 10 MA定常状態プラズマシナリオの最近の設計におけるn= 1（nはトロイダルモード数）抵抗性壁モード（RWM）に及ぼす影響を、電磁流体力学（MHD）-運動論的ハイブリッドトロイダルモデルを用いて数値的に調査した。流体理論は、規格化プラズマ圧力βNがノーウォールTroyon限界を超えると不安定なRWMを予測し、モード成長率はβNとともに単調に増加するが、捕捉アルファ粒子のドリフト運動論的寄与を含めることで、高βNでモードを安定化させ、その挙動を定性的に修正する。実際、理想壁Troyon限界までのn= 1 RWMの完全な安定化が見いだされた。他方、高βN領域において、別の不安定分岐——アルファ粒子駆動のn= 1フィッシュボーンモード（FB）——が同定され、そのモード周波数は捕捉アルファ粒子のトロイダル歳差周波数に一致する。しかし、高速なプラズマトロイダル流はFB不安定性を緩和するのに寄与する。RWMの運動論的安定化と（アルファ粒子誘起）FBの流れによる安定化により、検討したITERシナリオにおいてβNが設計値の3.22から3.52へと向上し、前述のMHD不安定性に対して安定なプラズマ運転を依然として維持する。