One of the major challenges in magnetic confinement thermonuclear fusion research concerns the confinement of the energetic particles (EPs) produced by fusion reactions and/or by additional heating systems. In such experiments, EPs can resonantly interact with the shear Alfvén waves. In the frame of the EUROfusion 2019–2020 Enabling Research project 'multi-scale energetic particle transport in fusion devices' (MET), a detailed benchmark activity has been undertaken among few of the state-of-the-art codes available to study the self-consistent interaction of an EP population with the shear Alfvén waves. In this paper linear studies of EP driven modes with toroidal mode number n = 1 will be presented, in real magnetic equilibria and in regimes of interest for the forthcoming generation devices (e.g. ITER, JT-60SA, DTT). The codes considered are HYMAGYC, MEGA, and ORB5, the first two being hybrid MHD-gyrokinetic codes (bulk plasma is represented by MHD equations, while the EP species is treated using the gyrokinetic formalism), the third being a global electromagnetic gyrokinetic code. The so-called NLED-AUG reference case has been considered, both for the peaked on-axis and peaked off-axis EP density profile cases, using its shaped cross section version. Comparison of the spatial mode structure, growth rate and real frequency of the modes observed will be considered in detail. The dependence of mode characteristics when several parameters are varied, as, e.g. the ratio between EP and bulk ion density and EP temperature, will be presented. A remarkable agreement is observed among the three codes for the peaked off-axis case, obtaining all of them a TAE localized close to the magnetic axis. On the other hand, some differences are observed when considering the peaked on-axis case, where two modes are observed (a TAE localized in the radial external region, and an RSAE around mid-radius). A careful analysis of the stability of this equilibrium, in particular by varying self-consistently the EP drive, will allow to reconcile the results of the three codes.
磁場閉じ込め核融合研究における主要な課題の一つは、核融合反応および/または追加加熱システムによって生成される高エネルギー粒子（EP）の閉じ込めに関するものである。そのような実験において、EPはシア・アルフヴェン波と共鳴的に相互作用し得る。EUROfusion 2019–2020年度Enabling Researchプロジェクト「核融合装置におけるマルチスケール高エネルギー粒子輸送」（MET）の枠組みにおいて、EP集団とシア・アルフヴェン波の自己無撞着な相互作用を研究するために利用可能な最先端コードのうちのいくつかの間で、詳細なベンチマーク活動が実施された。本論文では、実磁気平衡および次世代装置（例えばITER、JT-60SA、DTT）にとって興味深い領域において、トロイダルモード数n = 1を持つEP駆動モードの線形研究を提示する。対象とするコードはHYMAGYC、MEGA、およびORB5であり、最初の2つはハイブリッドMHD-ジャイロ運動論コード（バルクプラズマはMHD方程式で表現され、EP種はジャイロ運動論的形式を用いて扱われる）、3つ目はグローバル電磁ジャイロ運動論コードである。いわゆるNLED-AUG参照ケースが、ピークが軸上にある場合と軸から外れた場合の両方のEP密度分布について、その成形断面バージョンを用いて検討された。観測されたモードの空間モード構造、成長率、実周波数の比較が詳細に検討される。EPとバルクイオン密度の比やEP温度など、いくつかのパラメータを変化させたときのモード特性の依存性が提示される。ピークが軸から外れた場合については3つのコード間で顕著な一致が観測され、すべてが磁気軸近傍に局在するTAEを得た。一方、ピークが軸上にある場合を考えると、いくつかの差異が観測される（半径方向外部領域に局在するTAEと、中間半径付近のRSAEの2つのモードが観測される）。この平衡の安定性を注意深く解析することにより、特にEP駆動を自己無撞着に変化させることによって、3つのコードの結果を調和させることが可能となる。