Confinement degradation of energetic ions due to Alfvn eigenmodes in JT-60U negative-ion-based neutral beam injection plasmas

JT-60U負磁気シアプラズマにおけるアルヴェン固有モードによる高エネルギーイオンの閉じ込め劣化及び輸送

石川 正男; 武智 学; 篠原 孝司; 松永 剛; 草間 義紀; 福山 淳*; Krasilnikov, V. A.*; Kashuck, Yu.*; 西谷 健夫; 森岡 篤彦; 磯部 光孝*; 笹尾 真実子*; JT-60チーム

Ishikawa, Masao; Takechi, Manabu; Shinohara, Koji; Matsunaga, Go; Kusama, Yoshinori; Fukuyama, Atsushi*; Krasilnikov, V. A.*; Kashuck, Yu.*; Nishitani, Takeo; Morioka, Atsuhiko; Isobe, Mitsutaka*; Sasao, Mamiko*; JT-60 Team

JT-60Uの弱磁気シアプラズマでは、負イオン源中性粒子ビーム入射中に、安全計数分布の変化とともに、周波数が大きく変化し、その後周波数が一定となるMHD不安定性が観測されている。これらの不安定性に対しては、前者はReversed-Shear-induced Alfvn Eigenmode(RSAE)、後者はTroidicity-induced AE(TAE)として説明することができる。しかし、RSAE及びTAEが高エネルギーイオンの閉じ込めにどのような影響を与えるかは観測されていなかった。本研究では、RSAE, TAE発生中の中性子発生量を、輸送コード(OFMC)を用いて不安定性がないとした時に計算される中性子発生量と比較することで、不安定性発生中の高エネルギーイオンの閉じ込め劣化を定量的に示した。さらに、中性子発生分布計測,中性粒子計測を行うことにより、不安定性発生時、不安定性との共鳴相互作用条件を満たす高エネルギーイオンがプラズマ周辺部へ輸送されていることを初めて突き止めた。

Confinement degradation of energetic ions due to Alfvn Eigenmodes (AEs) induced by negative-ion-based neutral beam injection for the classical confinement is quantitatively evaluated for the first time. AEs, whose frequency largely sweep with the time scale of a few hundreds millisecond as the minimum value of the safety factor decrease, have been observed in JT-60U. These mode behavior can be explained by reversed-shear induced AEs (RSAEs). Measured total neutron emission rate (Sn) in the presence of the AEs is compared with that predicted by a classical theory. As a result, confinement degradation of energetic ions is confirmed, Line-integrated neutron emission profile is also compared with that predicted when assuming that the confinement is classical. The result indicates energetic ions are transported from core region of the plasma due to these AEs. Further, changes in energy distribution of charge exchange neutral fluxes suggest radial transport is due to the resonance interaction between energetic ions and AEs.