Hybrid simulations are performed to investigate the dependence of downward-sweeping reversed shear Alfvén eigenmodes (RSAEs) on key parameters in tokamaks. The investigation mainly focuses on downsweeping RSAEs with toroidal number n = 3. It is found that the occurrence of downward-sweeping RSAEs strongly depends on the bulk plasma profiles, including the pressure profile and the safety factor profile. The influence of bulk plasma pressure value and pressure gradient at qmin on downsweeping RSAEs is studied, respectively. It is shown that the excitation of downsweeping RSAEs is more associated with the plasma pressure gradient at qmin than with the pressure value. The enhancement of the pressure gradient at qmin improves the likelihood of the destabilization of downsweeping RSAEs. Moreover, the downsweeping RSAEs only occur in a weak magnetic shear configuration in our simulations. By increasing the magnetic shear strength of central plasmas, it is numerically verified that the downsweeping RSAE activities are suppressed and eventually replaced by toroidal Alfvén eigenmodes (TAEs). Following this process, the transition region from TAEs to RSAEs is shifted to a region with lower qmin values. In this work, the downsweeping RSAE, for which it has been confirmed that the mode is in the nonperturbative regime, has a twisted mode structure in the poloidal plane, while the upsweeping RSAE, which is weakly affected by the energetic ion effects, has a nearly up–down symmetry mode structure. Further, downward-sweeping RSAEs, showing a relatively narrow mode spatial profile, are generally more stable than the upward-sweeping ones, which can be a reason why the downsweeping RSAEs are rare in experiments. Finally, it is found that the kinetic effect of the energetic ion central pitch angle does not affect the excitation of downward-sweeping RSAEs, but affects the mode stability.
トカマクにおける下方掃引反転シア・アルヴェン固有モード（RSAE）の主要パラメータへの依存性を調べるために、ハイブリッドシミュレーションを実施した。この調査は、トロイダル数n=3の下方掃引RSAEに主に焦点を当てている。下方掃引RSAEの発生が、圧力分布や安全係数分布を含むバルクプラズマ分布に強く依存することが見出された。バルクプラズマの圧力値とqminにおける圧力勾配が下方掃引RSAEに及ぼす影響を、それぞれ個別に調べた。下方掃引RSAEの励起は、圧力値よりもむしろqminにおける圧力勾配とより強く関連することが示された。qminにおける圧力勾配の増強は、下方掃引RSAEの不安定化の可能性を高める。さらに、我々のシミュレーションでは、下方掃引RSAEは弱い磁気シア配位でのみ発生した。中心プラズマの磁気シア強度を増加させると、下方掃引RSAE活動が抑制され、最終的にトロイダル・アルヴェン固有モード（TAE）に置き換わることが数値的に検証された。この過程に従い、TAEからRSAEへの遷移領域は、より低いqmin値の領域へとシフトする。本研究では、非摂動領域にあることが確認された下方掃引RSAEは、ポロイダル面内でねじれたモード構造を有する一方、高エネルギーイオンの影響を弱く受ける上方掃引RSAEは、ほぼ上下対称なモード構造を有することが明らかになった。さらに、下方掃引RSAEは比較的狭いモード空間分布を示し、一般に上方掃引RSAEよりも安定である。このことが、実験において下方掃引RSAEが稀である理由となり得る。最後に、高エネルギーイオンの中心ピッチ角は下方掃引RSAEの励起には影響しないが、モード安定性には影響を及ぼすことが見出された。