Experiments on the high field spherical tokamak ST40 have led to the recent observation of interplay between beam-driven modes of sweeping frequency (chirping modes) and transitions to the enhanced global confinement regime (H-mode) and back to the low confinement regime (L-mode). The H-modes of plasma confinement are identified from decreased intensity of Dα signal and from clear distinctions in the edge gradients of the visible plasma boundary (observed as a sharp plasma edge in camera images). The beam-driven chirping modes, identified as ideal magnetohydrodynamics beta-induced Alfvén acoustic eigenmodes modes, are observed in Mirnov coil signals, interferometry, and soft x-ray diagnostics. A moderate amplitude 'primer' chirping mode usually precedes an H–L transition. This is followed by a 'dominant' chirping mode with higher amplitude during the L-mode. The L–H transition back to the improved confinement occurs on a longer time scale of tens of ms, consistent with the slowing down time scale of fast beam ions. A dramatic decrease in toroidal plasma rotation is systematically observed associated with chirping modes sweeping down to zero frequency. Resonance maps built for the beam-driven chirping modes with the ASCOT (accelerated simulation of charged particle orbits in torodoial devices) code show that the resonant beam ions have orbits near the trapped-passing boundary. The ASCOT modelling assesses how losses of the resonant fast ions caused by the chirping modes with high enough amplitude modify the torque, potentially affecting the plasma rotation.
高磁場球形トカマクST40における実験により、周波数が掃引するビーム駆動モード（チャープモード）と、改善された全体閉じ込め状態（Hモード）への遷移、および低閉じ込め状態（Lモード）への戻りとの間の相互作用が最近観測された。プラズマ閉じ込めのHモードは、Dα信号の強度低下と、可視プラズマ境界のエッジ勾配における明確な相違（カメラ画像で鋭いプラズマエッジとして観測される）から同定される。ビーム駆動チャープモードは、理想磁気流体力学のベータ誘起アルフヴェン音響固有モードと同定され、ミルノフコイル信号、干渉計測、軟X線診断で観測される。中程度の振幅の「プライマー」チャープモードが通常、H–L遷移に先行する。その後に、Lモード中により高い振幅の「ドミナント」チャープモードが続く。改善された閉じ込めへのL–H遷移は、数十msのより長い時間スケールで起こり、高速ビームイオンの減速時間スケールと一致する。トロイダルプラズマ回転の劇的な減少が、ゼロ周波数まで掃引するチャープモードに伴って系統的に観測される。ASCOT（トロイダル装置における荷電粒子軌道の加速シミュレーション）コードを用いてビーム駆動チャープモードに対して構築された共鳴マップは、共鳴ビームイオンが捕捉-通過境界近傍に軌道を持つことを示す。ASCOTモデリングは、十分に高い振幅のチャープモードによって引き起こされる共鳴高速イオンの損失が、トルクをどのように変化させ、プラズマ回転に影響を与え得るかを評価する。