Analysis of energetic particle-driven Alfvénic instabilities in tokamak and stellarator plasmas using three dimensional numerical tools

De experimenteel waargenomen Alfvenic-instabiliteiten die in tokamak- en stellaratorplasma's aangedreven worden door snelle deeltjes worden in detail geanalyseerd. De analyse gebeurde met behulp van driedimensionale numerieke methodes gebaseerd op het gereduceerde MHD-model. In TJ-II stellarator plasma's werd de co-existentie van tjilpende (chirping) en steady-state modi vastgesteld op basis van het aanhoudend voorkomen van de overeenkomstige combinatie van de toroidale (n) en poloidale (m) modenummers. Deze vaststelling gebeurde op basis van de gevoeligheid ten opzichte van de rotatie-transformatie (rotational transform). Modellering van de veging van de frequentie (frequency sweeping) van de Alfvenic-activiteit met niet-monotone iota-profielen zijn, in vergelijking met normale (monotone) iota-profielresultaten, consistent met experimentele resultaten. Studies van de interactie tussen golf en deeltjes (WPI-wave particle interaction) voor de berekening van de resonantiefunctie met behulp van Monte Carlo transportmodel voor TJ-II plasma's, suggereren dat de niet-lineaire evolutie van AE's een som is van twee ion populaties met verschillende wegingsfactoren. Voor lage bounce harmonische, wordt een gedomineerd door sleep (drag) en de andere door diffusie. In ASDEX Upgrade tokamak-plasma's wordt een vertakt MHD-evenwicht gereconstrueerd met de vorming van een 3D-spiraalvormige kern en de asymmetrische 2D-mantel. Alfven continuumberekeningen met de vertakte evenwichten leiden tot de frequentiesplitsing tussen de continua van de hoogste frequentietak en de laagste frequentietak en het verschuiven van modi met aangrenzend n continuum rond het frequentieaccumulatiepunt.