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Characteristics of core beta-induced Alfvén eigenmodes with shear flow in EAST NBI heating plasmas

L.Z. Guo, J. Bao, M. Xu, H.L. Zhao, Y.Y. Li, C. Dong, J.T. Cao, Z.Y. Qiu, W.L. Zhang, Z. Lin2026年10月Nuclear FusionIF 3出版社

The basic features and relationship with zonal flows of multiple branches of beta-induced Alfvén eigenmodes (BAEs) are investigated in the EAST tokamak. Those branches of BAEs, excited by tangentially injected neutral beam injection, are located in the central region (), with frequencies in the range of 50 70 kHz and low toroidal mode numbers . The excitation of BAEs is clearly characterized by three typical features: an increase in the shear locally, accompanied by simultaneous rises in both central rotation velocity and electron temperature. Radial profiles of the mode phase angle from electron cyclotron emission (ECE) diagnostics vary significantly with . Global gyrokinetic simulations of core BAEs are performed in both linear and nonlinear regimes. In the linear regime, the unstable BAE branches are consistent with experiment on toroidal mode number, real frequency and the mode structure phase angle. The radial variation of BAE phase angle is primarily caused by bulk plasma kinetic effects rather than the energetic particle (EP) non-perturbative drive. In the nonlinear regime, single- BAE without zonal fields saturates at a large amplitude that triggers the non-adiabatic frequency chirping on a fast timescale of sub-millisecond, while the self-organized zonal flow beat-driven by BAE greatly reduces BAE saturation amplitude below the chirping threshold, which is in consistency with experimental observation. Moreover, it is confirmed that the criterion of zonal flow regulation on dissipative-type instability (such as AEs) becomes rather than traditional for reactive-type instability. In general,the self-organized zonal flow can improve plasma confinement through regulating both BAEs and drift-wave turbulence.

日本語訳

EASTトカマクにおいて、ベータ誘起アルヴェン固有モード(BAEs)の複数の分岐の基本的特徴と帯状流との関係を調査した。接線方向に注入された中性粒子ビームによって励起されるそれらのBAE分岐は、中心領域()に位置し、周波数は50~70 kHzの範囲、トロイダルモード数は低い()値を有する。BAEの励起は、局所的なシアの増加と、それに伴う中心回転速度と電子温度の同時上昇という、3つの典型的な特徴によって明確に特徴づけられる。電子サイクロトロン放射(ECE)診断によるモード位相角の動径プロファイルは、に応じて有意に変化する。コアBAEの大域的ジャイロ運動論的シミュレーションを、線形および非線形の両レジームで実施した。線形レジームでは、不安定なBAE分岐は、トロイダルモード数、実周波数、モード構造位相角に関して実験と一致する。BAE位相角の動径変化は、主にバルクプラズマの運動論的効果によって引き起こされ、高エネルギー粒子(EP)の非摂動的駆動によるものではない。非線形レジームでは、帯状場を伴わない単一のBAEは、サブミリ秒の高速時間スケールで非断熱周波数チャープを引き起こす大きな振幅で飽和する一方、BAEによってビート駆動される自己組織化帯状流は、BAEの飽和振幅をチャープ閾値以下に大幅に低減し、これは実験観測と一致する。さらに、散逸型不安定性(AEなど)に対する帯状流制御の基準は、反応型不安定性に対する従来のではなく、になることが確認された。一般に、自己組織化帯状流は、BAEとドリフト波乱流の両方を制御することにより、プラズマ閉じ込めを改善することができる。

装置

east高精度(タイトル一致)

wiki

EASTAlfvén waveNeutral beam injectionAlfvén eigenmode

AIによる論文要約

EAST NBI加熱プラズマにおけるシア流を伴うコアβ誘起アルヴェン固有モードの特性
JA核融合プラズマ・トカマクの波動/乱流解析、アルヴェン固有モード、NBI加熱、ジャイロ運動論シミュレーションに関心のある学生・研究者。#核融合 #トカマク #アルヴェン固有モード #EAST #ジャイロ運動論
LLM向け: {"Title": "EAST NBI加熱プラズマにおけるシア流を伴うコアBAEの特性", "Authors": "記載なし(本文参照)", "Research…

EASTトカマクのNBI加熱プラズマで、中心部に現れる複数のβ誘起アルヴェン固有モード(BAE)の性質を調べた。BAEは50–70 kHz、低トロイダルモード数で、局所シア・中心回転・電子温度の上昇とともに励起される。ECEによる位相角分布はモード数で変化し、ジャイロ運動論シミュレーションは線形領域で実験と一致した。位相角の半径変化は高速粒子駆動よりバルクプラズマの運動論効果が主因である。非線形では、帯状流がない場合に大振幅化してサブミリ秒の周波数チャープを起こすが、BAEが励起する帯状流が振幅を閾値以下に抑え、実験と整合する。帯状流はBAEと乱流を制御し閉じ込め改善に寄与しうる。

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