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Magnetohydrodynamic-kinetic hybrid simulation of Alfvén instabilities in ICRH experiments on EAST

Pengjuan Su, Jialei Wang, Youjun Hu, Wei Zhang, Wei Shen, Juan Huang, Yueheng Huang, Jiangyue Han, Chenyu Pan, Nan Chu2026年2月Nuclear FusionIF 3出版社

Nonlinear simulations of Alfvénic instabilities in EAST Ion Cyclotron Resonance Heating experiments are carried out using the magnetohydrodynamic-kinetic hybrid code MEGA. Multi- simulations identify unstable energetic particle modes (EPMs) with toroidal mode numbers and , along with an toroidal Alfvén eigenmode (TAE), all of which collectively induce measurable fast-ion redistribution. The resonant excitation mechanisms for both trapped and co-current passing fast ions are elucidated. Nonlinear analysis reveals frequency bifurcation, with the mode evolving into high-frequency TAE and low-frequency BAE-like branches via upward and downward chirping. Phase-space diagnostics directly visualize the wave-particle phase-locking between the downward-chirping branch and resonant trapped fast ions, a key process responsible for their outward transport. Finally, systematic parameter scans further establish the dependence of the mode stability on fast-ion parameters.

日本語訳

EASTイオンサイクロトロン共鳴加熱実験におけるアルヴェン的不安定性の非線形シミュレーションを、磁気流体力学-運動論的ハイブリッドコードMEGAを用いて実施した。Multi-シミュレーションにより、トロイダルモード数 と を持つ不安定な高エネルギー粒子モード(EPM)、および トロイダル・アルヴェン固有モード(TAE)が同定され、これらがすべて集合的に測定可能な高速イオン再分布を誘起する。捕捉およびコカレント方向の通過高速イオンの両方に対する共鳴励起機構を解明した。非線形解析により周波数分岐が明らかになり、モードは上方および下方チャープを介して高周波TAEと低周波BAE様分岐へと発展する。位相空間診断により、下方チャープ分岐と共鳴捕捉高速イオンとの間の波動-粒子位相ロックを直接可視化し、これはそれらの外向き輸送を担う主要過程である。最後に、系統的パラメータスキャンにより、モード安定性の高速イオンパラメータへの依存性をさらに確立した。

装置

east高精度(タイトル一致)

wiki

MagnetohydrodynamicsEASTAlfvén waveIon cyclotron heating

AIによる論文要約

EASTにおけるICRH実験のアルヴェン不安定性の磁気流体力学-運動論的ハイブリッドシミュレーション
JA核融合プラズマ中のアルヴェン波や高速イオン輸送に興味がある学生・研究者。EASTやICRH実験の理解を深めたい方。#核融合 #EAST #アルヴェン不安定性 #高速イオン #ICRH
LLM向け: {"Title": "Alfvén instabilities in EAST ICRH experiments", "Authors": "Not provi…

EASTトカマクのICRH実験において、高速イオン駆動のアルヴェン不安定性をMHD-運動論ハイブリッドコードMEGAで非線形シミュレーションしました。トロイダルモード数n=1,2の不安定な高エネルギー粒子モード(EPM)とn=1のトロイダルアルヴェン固有モード(TAE)が確認され、高速イオンの再分布を引き起こします。非線形解析では、周波数が上方・下方チャープし、高周波TAEと低周波BAE様分岐に遷移します。下方チャープ枝と捕捉高速イオンの位相同期が直接可視化され、外向き輸送の鍵であることがわかりました。パラメータスキャンにより、モード安定性が高速イオンパラメータに依存することも示されました。

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