Instability in the frequency range of Alfvn eigenmodes driven by negative-ion-based neutral beams in JT-60U

JT-60Uにおける負イオン源中性粒子ビームが駆動するアルベン固有周波数帯不安定性

篠原 孝司; 石川 正男; 武智 学; 草間 義紀; 藤堂 泰*; Gorelenkov, N. N.*; Cheng, C. Z.*; 福山 淳*; Kramer, G.*; Nazikian, R. M.*; 松永 剛; 小関 隆久

Shinohara, Koji; Ishikawa, Masao; Takechi, Manabu; Kusama, Yoshinori; Todo, Yasushi*; Gorelenkov, N. N.*; Cheng, C. Z.*; Fukuyama, Atsushi*; Kramer, G.*; Nazikian, R. M.*; Matsunaga, Go; Ozeki, Takahisa

負イオン源中性粒子ビームを用いて高速イオンの圧力の高い状態を作るとアルベン固有周波数帯にバースト状で数十ミリ秒以下の時間スケールの周波数掃引を伴った不安定性(Fast FSやALEと呼んでいる)が観測された。これらの不安定性により高速イオンの輸送が助長されていることが明らかになった。最近、自然組成ダイヤモンド検出器を用いた中性粒子束分布計測により、輸送高速イオンの共鳴的エネルギー依存性が明確に観測された。結果は輸送が、高速イオンと不安定性とが共鳴的に相互作用し、不安定性の電磁場を静的に感じて起きていることを示唆している。また、Fast FSの周波数掃引についても、粒子-MHD混成数値計算コードにより、最近、実験結果を再現する結果を得ており、波動による粒子捕捉領域の軌道周回周波数が変化することによって生じる現象であると考えられる。このような非線形現象について高速イオン圧力分布との関連について報告する。さらに、負磁気シア誘導アルベン固有モード(Reversed Shear-induced AE; RSAE)の発生をTASK/WMコードにより理論的に予測していたが、MSEによる詳細なq分布計測等を用いてJT-60においてこれを同定した。NOVA-Kコードを用いて、RSAEの安定性解析を行い、実験と数値計算の比較を報告する。

In the bursting instabilities in the frequency range of Alfven Eigenmode, we observed two types of modes phenomenologically. In one type, the time scale of the mode was 1ms and the mode amplitude was so large that we were able to detect apparent enhanced transport of the energetic ions. The enhanced transport showed the clear energy dependence by using new diagnostics, natural diamond detector. In another type, the mode amplitude is not so large, compared with the first type. The frequency up-down chirping is clearly observed with the time-scale of a few ms. This frequency chirping was reproduced by the newly developed simulation code, MEGA To demonstrate this model of Reversed-Shear-induced Alfven Eigenmode, RSAE, we have performed experiments in the condition where we can have q profile with a good signal-to-noise ratio. We observed the slow up-frequency sweeping of RSAE due to the down evolution of qmin, We have analyzed this experiment by using NOVA-K code. We observed that the most unstable mode localized around qmin.