Spherical tokamaks (STs) typically have lower magnetic fields than conventional tokamaks, but similar mass densities. Suprathermal ions with relatively modest energies, in particular beam-injected ions, consequently have speeds close to or exceeding the Alfvén velocity, and can therefore excite a range of Alfvénic instabilities which could be driven by (and affect the behaviour of) fusion α-particles in a burning plasma. STs heated with neutral beams, including the small tight aspect ratio tokamak (START), the mega amp spherical tokamak (MAST), the national spherical torus experiment (NSTX) and Globus-M, have thus provided an opportunity to study toroidal Alfvén eigenmodes (TAEs), together with higher frequency global Alfvén eigenmodes (GAEs) and compressional Alfvén eigenmodes (CAEs), which could affect beam current drive and channel fast ion energy into bulk ions in future devices. In NSTX GAEs were correlated with a degradation of core electron energy confinement. In MAST pulses with reduced magnetic field, CAEs were excited across a wide range of frequencies, extending to the ion cyclotron range, but were suppressed when hydrogen was introduced to the deuterium plasma, apparently due to mode conversion at ion–ion hybrid resonances. At lower frequencies fishbone instabilities caused fast particle redistribution in some MAST and NSTX pulses, but this could be avoided by moving the neutral beam line away from the magnetic axis or by operating the plasma at either high density or elevated safety factor. Fast ion redistribution has been observed during GAE avalanches on NSTX, while in both NSTX and MAST fast ions were transported by saturated kink modes, sawtooth crashes, resonant magnetic perturbations and TAEs. The energy dependence of fast ion redistribution due to both sawteeth and TAEs has been studied in Globus-M. High energy charged fusion products are unconfined in present-day STs, but have been shown in MAST to provide a useful diagnostic of beam ion behaviour, supplementing the information provided by neutron detectors. In MAST electrons were accelerated to highly suprathermal energies as a result of edge localised modes, while in both MAST and NSTX ions were accelerated due to internal reconnection events. Ion acceleration has also been observed during merging-compression start-up in MAST.
球状トカマク（ST）は、従来型トカマクと比較して typically 低い磁場を有するが、質量密度は類似している。比較的穏やかなエネルギーを持つ超熱的イオン、特にビーム入射イオンは、その結果としてアルヴェン速度に近いかそれを超える速度を持ち、したがって一連のアルヴェン不安定性を励起することができる。これらは、燃焼プラズマ中の核融合α粒子によって駆動され得る（そしてその挙動に影響を与え得る）。中性ビーム加熱を用いたST、例えばスモール・タイト・アスペクト比トカマク（START）、メガアンペア球状トカマク（MAST）、ナショナル球状トーラス実験（NSTX）、およびGlob-Mは、トロイダル・アルヴェン固有モード（TAE）を、より高周波のグローバル・アルヴェン固有モード（GAE）や圧縮性アルヴェン固有モード（CAE）とともに研究する機会を提供してきた。これらは、将来の装置におけるビーム電流駆動や高速イオンエネルギーの閉じ込めに影響を与え得る。NSTXでは、GAEはコア電子エネルギー閉じ込めの劣化と相関することが示された。MASTでは、磁場を低減したプラズマ放電において、イオンサイクロトロン周波数帯域にまで及ぶ広い周波数範囲でCAEが励起されたが、重水素プラズマに水素を導入すると、イオン–イオン混成共鳴におけるモード変換により、これらの不安定性は抑制された。より低周波数では、フィッシュボーン不安定性がMASTおよびNSTXの一部の放電において高速粒子の再分布を引き起こしたが、中性ビーム入射軸を磁気軸からずらすか、プラズマ密度を高くするか、または安全係数を高く設定することにより、この不安定性を回避できた。NSTXでは、GAEの雪崩的励起中に高速イオンの再分布が観測された。一方、MASTとNSTXの両方において、飽和キンクモード、鋸歯状振動崩壊、共鳴磁気摂動、およびTAEによって高速イオンが輸送された。Glob-Mでは、鋸歯状振動とTAEの両方による高速イオン再分布のエネルギー依存性が研究された。現在のSTでは、高エネルギー荷電核融合生成物は閉じ込められないが、MASTにおいて、それらが中性子検出器から得られる情報を補完するビーム挙動の有効な診断手段となることが実証された。MASTでは、周辺局在化モード（ELM）の結果として電子が高エネルギーまで加速され、一方MASTとNSTXの両方において、内部磁気リコネクション事象によりイオンが加速された。また、MASTにおける合体–圧縮立ち上げ中にもイオン加速が観測された。