The Doppler-shifted resonance condition for high frequency Alfvénic eigenmodes has been extensively studied on ASDEX Upgrade in the presence of one or a combination of two neutral beam injected (NBI) fast ion populations. In general, only centrally deposited NBI sources drive these modes, while off-axis sources globally stabilize the mode activity. For the case of a single central NBI source, the observed trend is: the highest frequency modes are driven by the lowest energy and lowest pitch angle NBI sources, in line with the expectation from the Doppler-shifted resonance condition. The expected mode frequencies are determined analytically from the two-fluid cold plasma dispersion relation and the most unstable frequency relation, while the mode growth rates are estimated using the fast ion slowing down distribution functions from the ASCOT code. The overall mode frequency trend in a source-to-source variation is tracked, although a systematic overestimate of ∼1 MHz is observed. Possible causes of this overestimate include the finite size of the resonant fast ion drift orbit and non-linear effects such as mode sideband formation. Alternatively, the expected mode frequencies are determined by tracking the growth rate maxima trajectories, this method improves the agreement with the experimentally measured values. A combination of two central mode-driving NBI sources results in the suppression of the mode driven by the lowest energy and the lowest pitch angle NBI source. Computing the analytically expected mode frequency following the method outlined above, again, generally tracks the experimentally observed trend. The mode's Alfvénic nature allows for a practical application to track the core hydrogen fraction by following the mode frequency changes in response to a varying ion mass density. Such application is demonstrated in a discharge where the average ion mass is varied from ∼2mp to ∼1.5mp (where mp is the proton mass) via a hydrogen puff in a deuterium plasma, in the presence of a strong mode activity. The expected mode frequency changes are computed from the existence of the resonance condition, and the values track the measured results with an offset of ∼0.5 MHz. Overall, the results suggest an intriguing possibility to monitor and control the D-T ion fraction in the core of a fusion reactor in real time using a non-invasive diagnostic.
高周波アルヴェン固有モードに対するドップラーシフト共鳴条件は、ASDEX Upgradeにおいて、1つまたは2つの中性粒子ビーム入射（NBI）高速イオン集団の組み合わせが存在する状況下で広範に研究されてきた。一般に、中心堆積NBI源のみがこれらのモードを駆動する一方、オフアクシス源はモード活動を全体的に安定化する。単一の中心NBI源の場合、観測された傾向は、最も高い周波数のモードが最も低いエネルギーおよび最も低いピッチ角のNBI源によって駆動されるというものであり、これはドップラーシフト共鳴条件からの期待と一致する。期待されるモード周波数は、二流体冷プラズマ分散関係と最も不安定な周波数関係から解析的に決定され、一方、モード成長率はASCOTコードからの高速イオン減速分布関数を用いて推定される。ソース間の変動における全体的なモード周波数の傾向は追跡されるが、約1 MHzの系統的な過大評価が観測される。この過大評価の考えられる原因には、共鳴高速イオンのドリフト軌道の有限サイズや、モード側帯波形成などの非線形効果が含まれる。あるいは、期待されるモード周波数は成長率最大値の軌跡を追跡することによって決定され、この方法は実験的に測定された値との一致を改善する。2つの中心モード駆動NBI源の組み合わせは、最低エネルギーかつ最低ピッチ角のNBI源によって駆動されるモードの抑制をもたらす。上記の方法に従って解析的に期待されるモード周波数を計算すると、これもまた、実験的に観測された傾向を概ね追跡する。このモードのアルヴェン的性質により、変化するイオン質量密度に応じたモード周波数の変化を追跡することで、コアの水素分率を追跡する実用的応用が可能となる。そのような応用は、強いモード活動が存在する状態で、重水素プラズマ中への水素パフによって平均イオン質量が約2mpから約1.5mp（ここでmpは陽子質量）へ変化される放電において実証される。期待されるモード周波数変化は共鳴条件の存在から計算され、その値は約0.5 MHzのオフセットをもって測定結果を追跡する。全体として、これらの結果は、非侵襲的診断を用いて核融合炉のコアにおけるD-Tイオン分率をリアルタイムで監視・制御する興味深い可能性を示唆している。