New findings in study of geodesic acoustic modes (GAMs) on the T-10 tokamak since the last IAEA FEC 2014 are described. The broadband fluctuations of potential φ and electron density ne in Ohmic and ECRH regimes are analyzed with Heavy Ion Beam Probing along with fluctuations of poloidal magnetic field Bpol. At the edge, at ρ > 0.8, the dominated GAM peak with frequency 17 kHz in potential fluctuations, and noticeable peak of quasi-coherent density and potential fluctuations with frequency 40–100 kHz and HFHM ~30 kHz are observed. During ECRH of high density ~ 4 × 1019 m−3 plasmas, the level of broadband fluctuations decreases, but the energy confinement degrades and the GAM amplitude on φ rises. The bi-spectral analysis of φ and ne fluctuations demonstrates the existence of statistically significant auto- and cross-bicoherence at the GAM frequency that points out to three-wave interaction between GAM and broadband electrostatic turbulence, while the cross-bicoherence for φ, ne and Bpol indicates three-wave interaction between GAM and broadband electromagnetic turbulence. These three-wave interactions may be explained by quadratic character of nonlinear GAM generation, e.g. owing to Reynolds stress.
前回のIAEA FEC 2014以降のT-10トカマクにおける測地線音響モード(GAM)の研究における新たな知見について述べる。オーミックおよびECRH領域におけるポテンシャルφと電子密度neの広帯域揺動を、重イオンビームプロービングによりポロイダル磁場Bpolの揺動とともに解析した。周辺部(ρ > 0.8)では、ポテンシャル揺動において周波数17 kHzの支配的なGAMピークと、周波数40–100 kHz、半値全幅~30 kHzの準コヒーレントな密度・ポテンシャル揺動の顕著なピークが観測された。高密度(~4 × 10^19 m^-3)のECRH中には、広帯域揺動のレベルは減少するが、エネルギー閉じ込めは劣化し、φにおけるGAM振幅は増大する。φおよびne揺動のバイスペクトル解析は、GAM周波数における統計的に有意な自己バイコヒーレンスおよび相互バイコヒーレンスの存在を示し、これはGAMと広帯域静電乱流との間の三波相互作用を示唆する。一方、φ、ne、Bpolに対する相互バイコヒーレンスは、GAMと広帯域電磁乱流との間の三波相互作用を示す。これらの三波相互作用は、例えばレイノルズ応力による非線形GAM生成の二次的な特性によって説明され得る。