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Experimental investigation of the radial structure of energetic particle driven modes

L. Horváth, G. Papp, Ph. Lauber, G. Por, A. Gude, V. Igochine, B. Geiger, M. Maraschek, L. Guimarais, V. Nikolaeva2016年被引用 29Nuclear FusionIF 3出版社

Alfvén eigenmodes (AEs) and energetic particle modes (EPMs) are often excited by energetic particles (EPs) in tokamak plasmas. One of the main open questions concerning EP driven instabilities is the non-linear evolution of the mode structure. The aim of the present paper is to investigate the properties of beta-induced AEs (BAEs) and EP driven geodesic acoustic modes (EGAMs) observed in the ramp-up phase of off-axis NBI heated ASDEX Upgrade (AUG) discharges. This paper focuses on the changes in the mode structure of BAEs/EGAMs during the non-linear chirping phase. Our investigation has shown that in the case of the observed down-chirping BAEs the changes in the radial structure are smaller than the uncertainty of our measurement. This behaviour is most probably the consequence of the fact that BAEs are normal modes, thus their radial structure strongly depends on the background plasma parameters rather than on the EP distribution. In the case of rapidly upward chirping EGAMs the analysis consistently shows shrinkage of the mode structure. The proposed explanation is that the resonance in the velocity space moves towards more passing particles which have narrower orbit widths.

日本語訳

アルヴェーン固有モード(AEs)および高エネルギー粒子モード(EPMs)は、トカマクプラズマにおいて高エネルギー粒子(EPs)によってしばしば励起される。EP駆動不安定性に関する主要な未解決問題の一つは、モード構造の非線形発展である。本論文の目的は、オフアクシスNBI加熱されたASDEX Upgrade(AUG)放電の立ち上げ位相において観測されたベータ誘起AE(BAEs)およびEP駆動測地線音響モード(EGAMs)の特性を調査することである。本論文は、非線形チャープ位相におけるBAEs/EGAMsのモード構造の変化に焦点を当てる。我々の調査により、観測された下方チャープするBAEsの場合、径方向構造の変化は我々の測定の不確かさよりも小さいことが示された。この挙動は、BAEsがノーマルモードであり、したがってその径方向構造がEP分布よりもむしろ背景プラズマパラメータに強く依存するという事実の結果である可能性が最も高い。急速に上方チャープするEGAMsの場合、解析は一貫してモード構造の収縮を示す。提案される説明は、速度空間における共鳴が、より狭い軌道幅を持つより多くの通過粒子に向かって移動するというものである。

装置

asdex-upgrade低精度(概要文一致)

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Energetic particles
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