Particle simulation analysis of energetic-particle and Alfvn-mode dynamics in JT-60U discharges

JT-60U実験における高エネルギー粒子とアルベンモード機構の粒子数値計算解析

Vlad, G.*; Briguglio, S.*; Fogaccia, G.*; 篠原 孝司; 石川 正男; 武智 学; Zonca, F.*

Vlad, G.*; Briguglio, S.*; Fogaccia, G.*; Shinohara, Koji; Ishikawa, Masao; Takechi, Manabu; Zonca, F.*

JT-60Uの負イオン源中性粒子ビームを用いたアルベン固有モード実験に対するHMGC particle-in-cellコードを用いた粒子数値計算である。ALEと呼ばれている不安定性について、線形成長過程では、高エネルギーイオン圧力勾配の強いところにたつアルベン連続スペクトルと強く相互作用した高エネルギー粒子駆動不安定性であることがわかった。非線形過程では高エネルギーイオンの輸送が観測され、時間スケールも含め、実験データを再現している。

The results of particle simulations of a typical NNB-heated JT-60U discharge, performed by the HMGC particle-in-cell code, are presented. We observe that the linear-growth phase is dominated by a fast-growing mode, localized at half radius, near the maximum of the energetic-ion pressure gradient and with a significant coupling with the Alfvn continuum, showing the energetic-particle-driven nature of the mode. As the nonlinear effects become important, a macroscopic outward displacement of the energetic ions is observed, producing a significant reduction of their density in the central region. These results seem to match quite well the dynamics of the abrupt large-amplitude event (ALE) experimentally observed in the JT-60U discharge. The time scale and frequency spread of the ALE are well reproduced too.