Generation of the n = 0 zonal flow and excitation of the n = 1 toroidal Alfvén eigenmode (TAE) due to the redistribution of energetic particles (EPs) by the m/n = 2/1 tearing mode (TM) are systematically studied with the hybrid drift-kinetic magnetohydrodynamic (MHD) simulations (m and n represent the poloidal and toroidal mode number, respectively). In the presence of the m/n = 2/1 TM, the amplitude of the n = 1 TAE shows a slower decay after its first saturation due to the wave–particle nonlinearity and the nonlinear generation of the n = 0 & higher-n (n ⩾ 2) sidebands. Meanwhile, a strong n = 0 zonal flow component is nonlinearly generated when both TAE and TM grow to large amplitudes. The redistribution of EPs by the m/n = 2/1 magnetic island results in a continuous drive on the background plasma, and finally produces the zonal flow through the MHD nonlinearity. In addition, the large m/n = 2/1 magnetic island is found to be responsible for the formation of the strong spatial gradient of the EP distribution through the resonance between EPs and TM, which can lead to burst of unstable TAE and destabilization of originally stable TAE.
m/n = 2/1 テアリングモード(TM)による高エネルギー粒子(EPs)の再分布に起因する n = 0 帯状流の生成と n = 1 トロイダル・アルヴェン固有モード(TAE)の励起について、ハイブリッドドリフト運動論的MHDシミュレーション(m および n はそれぞれポロイダルおよびトロイダルモード数を表す)を用いて系統的に研究した。m/n = 2/1 TM の存在下では、n = 1 TAE の振幅は、波-粒子非線形性および n = 0 ならびに高次 n(n ≥ 2)サイドバンドの非線形生成により、最初の飽和後により遅い減衰を示す。一方、TAE と TM の両方が大きな振幅に成長すると、強い n = 0 帯状流成分が非線形的に生成される。m/n = 2/1 磁気島による EPs の再分布は背景プラズマに対する連続的な駆動をもたらし、最終的に MHD 非線形性を通じて帯状流を生成する。さらに、大きな m/n = 2/1 磁気島は、EPs と TM との間の共鳴を通じて EP 分布の強い空間勾配の形成に寄与することが見出され、これは不安定な TAE のバーストおよび本来安定な TAE の不安定化につながり得る。