We report a benchmark study of toroidal Alfvén eigenmode (TAE) simulation using the hybrid-gyrokinetic code GyroKinetic Plasma Simulation Program (gKPSP). A simulation capability for energetic particles based on the gyrokinetic δf method has been newly implemented in the gKPSP code. Benchmark simulations have been performed in both circular and realistic tokamak geometries. Good agreement has been found with previously reported results, demonstrating the new capability of the gKPSP code. We have investigated the effects of the distribution function on TAE stability by examining both isotropic and anisotropic slowing-down distributions of energetic particles. The slowing-down distribution produces a higher linear growth rate than a Maxwellian distribution, while a growth rate scan with the anisotropy shows an opposite trend. This can be attributed to competition between Landau damping and the linear drive, which are correlated with the fraction of resonant passing particles and their distribution in phase space.

1.
L.
Chen
and
F.
Zonca
,
Rev. Mod. Phys.
88
,
015008
(
2016
).
2.
H. L.
Berk
,
J. W.
Van Dam
,
Z.
Guo
, and
D. M.
Lindberg
,
Phys. Fluids B
4
,
1806
(
1992
).
3.
M. N.
Rosenbluth
,
H. L.
Berk
,
J. W.
Van Dam
, and
D. M.
Lindberg
,
Phys. Fluids B
4
,
2189
(
1992
).
4.
H. H.
Duong
,
W. W.
Heidbrink
,
E. J.
Strait
,
T. W.
Petrie
,
R.
Lee
,
R. A.
Moyer
, and
J. G.
Watkins
,
Nucl. Fusion
33
,
749
(
1993
).
5.
W. W.
Heidbrink
,
N. N.
Gorelenkov
,
Y.
Luo
,
M. A.
Van Zeeland
,
R. B.
White
,
M. E.
Austin
,
K. H.
Burrell
,
G. J.
Kramer
,
M. A.
Makowski
,
G. R.
McKee
,
R.
Nazikian
, and
DIII-D Team
,
Phys. Rev. Lett.
99
,
245002
(
2007
).
6.
M. A.
Van Zeeland
,
W. W.
Heidbrink
,
R. K.
Fisher
,
M.
García-Muñoz
,
G. J.
Kramer
,
D. C.
Pace
,
R. B.
White
,
S.
Aekaeslompolo
,
M. E.
Austin
,
J. E.
Boom
,
I. G. J.
Classen
,
S.
da Graça
,
B.
Geiger
,
M.
Gorelenkova
,
N. N.
Gorelenkov
,
A. W.
Hyatt
,
N.
Luhmann
,
M.
Maraschek
,
G. R.
McKee
,
R. A.
Moyer
,
C. M.
Muscatello
,
R.
Nazikian
,
H.
Park
,
S.
Sharapov
,
W.
Suttrop
,
G.
Tardini
,
B. J.
Tobias
,
Y. B.
Zhu
, and
DIII-D and ASDEX Upgrade Teams
,
Phys. Plasmas
18
,
056114
(
2011
).
7.
V. G.
Kiptily
,
C. P.
Perez von Thun
,
S. D.
Pinches
,
S. E.
Sharapov
,
D.
Borba
,
F. E.
Cecil
,
D.
Darrow
,
V.
Goloborod'ko
,
T.
Craciunescu
,
T.
Johnson
,
F.
Nabais
,
M.
Reich
,
A.
Salmi
,
V.
Yavorskij
,
M.
Cecconello
,
G.
Gorini
,
P.
Lomas
,
A.
Murari
,
V.
Parail
,
S.
Popovichev
,
G.
Saibene
,
R.
Sartori
,
D. B.
Syme
,
M.
Tardocchi
,
P.
de Vries
,
V. L.
Zoita
, and
JET-EFDA Contributors
,
Nucl. Fusion
49
,
065030
(
2009
).
8.
F.
Nabais
,
V. G.
Kiptily
,
S. D.
Pinches
,
S. E.
Sharapov
, and
JET-EFDA Contributors
,
Nucl. Fusion
50
,
084021
(
2010
).
9.
T.
Gassner
,
K.
Schoepf
,
S. E.
Sharapov
,
V. G.
Kiptily
,
S. D.
Pinches
,
C.
Hellesen
,
J.
Eriksson
, and
JET-EFDA Contributors
,
Phys. Plasmas
19
,
032115
(
2012
).
10.
M.
García-Muñoz
,
I. G. J.
Classen
,
B.
Geiger
,
W. W.
Heidbrink
,
M. A.
VanZeeland
,
S.
Akaslompolo
,
R.
Bilato
,
V.
Bobkov
,
M.
Brambilla
,
G. D.
Conway
,
S.
da Graca
,
V.
Igochine
,
P.
Lauber
,
N.
Luhmann
,
M.
Maraschek
,
F.
Meo
,
H.
Park
,
M.
Schneller
,
G.
Tardini
, and
ASDEX Upgrade Team
,
Nucl. Fusion
51
,
103013
(
2011
).
11.
M.
Ishikawa
,
M.
Takechi
,
K.
Shinohara
,
C. Z.
Cheng
,
G.
Matsunaga
,
Y.
Kusama
,
A.
Fukuyama
,
T.
Nishitani
,
A.
Morioka
,
M.
Sasao
,
M.
Baba
, and
JT-60 Team
,
Nucl. Fusion
47
,
849
(
2007
).
12.
J.
Kim
,
T. N.
Rhee
,
J. Y.
Kim
,
H. S.
Kim
,
M. H.
Woo
,
C. S.
Byun
,
Y. S.
Na
,
J. G.
Bak
,
H. S.
Kim
,
K.
Shinohara
, and
C. Z.
Cheng
, “
Experimental observations of beam-driven Alfv'en eigenmodes
,” in
KSTAR (EX/P4-26) 26th IAEA Fusion Energy Conf.
, Kyoto, Japan, 17–22 October 2016, available at https://nucleus.iaea.org/sites/fusionportal/SharedDocuments/FEC%202016/fec2016-preprints/preprint0773.pdf.
13.
K.
Kim
,
J. S.
Kang
,
H. S.
Kim
, and
J. H.
Kim
,
Nucl. Fusion
60
,
126012
(
2020
).
14.
J.
Kang
,
T.
Rhee
,
J.
Kim
,
M.
Podesta
,
L.
Bardoczi
,
R.
Nazikian
,
C. Z.
Cheng
,
G. J.
Kramer
,
M. J.
Choi
,
S. H.
Hahn
,
H.
Han
,
M. H.
Woo
,
H.
Jhang
,
J. M.
Park
, and
J. M.
Kwon
,
Nucl. Fusion
60
,
126023
(
2020
).
15.
H.
Biglari
,
F.
Zonca
, and
L.
Chen
,
Phys. Fluids B
4
,
2385
(
1992
).
16.
G. Y.
Fu
and
J. W.
Van Dam
,
Phys. Fluids B
1
,
1949
(
1989
).
17.
N. N.
Gorelenkov
and
S. E.
Sharapov
,
Phys. Scr.
45
,
163
(
1992
).
18.
C. Z.
Cheng
,
L.
Chen
, and
M. S.
Chance
,
Ann. Phys.
161
,
21
(
1985
).
19.
A.
Mishchenko
,
A.
Konies
, and
R.
Hatzky
,
Phys. Plasmas
16
,
082105
(
2009
).
20.
N. N.
Gorenlenkov
,
C. Z.
Cheng
, and
G. Y.
Fu
,
Phys. Plasmas
6
,
2802
(
1999
).
21.
Y.
Todo
and
T.
Sato
,
Phys. Plasmas
5
,
1321
(
1998
).
22.
Y.
Nishimura
,
Phys. Plasmas
16
,
030702
(
2009
).
23.
E.
Lanti
,
N.
Ohana
,
N.
Tronko
,
T.
Hayward-Schneider
,
A.
Bottino
,
B. F.
McMillan
,
A.
Mishchenko
,
A.
Scheinberg
,
A.
Biancalani
,
P.
Angelino
,
S.
Brunner
,
J.
Dominski
,
P.
Donnel
,
C.
Gheller
,
R.
Hatzky
,
A.
Jocksch
,
S.
Jolliet
,
Z. X.
Lu
,
J. P.
Martin Collar
,
I.
Novikau
,
E.
Sonnendrücker
,
T.
Vernay
, and
L.
Villard
,
Comput. Phys. Commun.
251
,
107072
(
2020
).
24.
F.
Vannini
,
A.
Biancalani
,
A.
Bottino
,
T.
Hayward-Schneider
,
P.
Lauber
,
A.
Mishchenko
,
I.
Novikau
,
E.
Poli
, and
ASDEX Upgrade Team
,
Phys. Plasmas
27
,
042501
(
2020
).
25.
A.
Konies
,
S.
Briguglio
,
N.
Gorelenkov
,
T.
Fehér
,
M.
Isaev
,
P.
Lauber
,
A.
Mishchenko
,
D. A.
Spong
,
Y.
Todo
,
W. A.
Cooper
,
R.
Hatzky
,
R.
Kleiber
,
M.
Borchardt
,
G.
Vlad
,
A.
Biancalani
,
A.
Bottino
, and
ITPA EP TG
,
Nucl. Fusion
58
,
126027
(
2018
).
26.
J. D.
Gaffey
, Jr.
,
J. Plasma Phys.
16
,
149
(
1976
).
27.
E. V.
Belova
,
N. N.
Gorelenkov
, and
C. Z.
Cheng
,
Phys. Plasmas
10
,
3240
(
2003
).
28.
J. H.
Seo
,
J.-M.
Kwon
,
S.
Yi
, and
L.
Qi
,
Comput. Phys. Commun.
258
,
107626
(
2021
).
29.
L.
Qi
,
J. M.
Kwon
,
T. S.
Hahm
, and
G.
Jo
,
Phys. Plasmas
23
,
062513
(
2016
).
30.
L.
Qi
,
M. J.
Choi
,
J. M.
Kwon
, and
T. S.
Hahm
,
Nucl. Fusion
61
,
026010
(
2021
).
31.
P.
Lauber
, see http://www2.ipp.mpg.de/∼pwl/NLED_AUG/data.html for studies and details on the NLED-AUG case.
32.
J. G.
Cordey
and
M. J.
Houghton
,
Nucl. Fusion
13
,
215
(
1973
).
33.
G.
Vlad
,
X.
Wang
,
F.
Vannini
,
S.
Briguglio
,
N.
Carlevaro
,
M. V.
Falessi
,
G.
Fogaccia1
,
V.
Fusco
,
F.
Zonca
,
A.
Biancalani
,
A.
Bottino
,
T.
Hayward-Schneider
, and
P.
Lauber
,
Nucl. Fusion
61
,
116026
(
2021
).
34.
Y.
Todo
,
Phys. Plasmas
13
,
082503
(
2006
).
35.
G.
Fogaccia
,
G.
Vlad
, and
S.
Brigulio
,
Nucl. Fusion
56
,
112004
(
2016
).
36.
J.
Candy
,
Plasma Phys. Controlled Fusion
38
,
795
(
1996
).
37.
P.
Angelino
,
A.
Bottino
,
R.
Hatzky
,
S.
Jolliet
,
O.
Sauter
,
T. M.
Tran
, and
L.
Villard
,
Phys. Plasmas
13
,
052304
(
2006
).
38.
T.
Fulop
,
M.
Lisak
,
Y. I.
Kolesnichenko
, and
D.
Anderson
,
Plasma Phys. Controlled Fusion
38
,
811
(
1996
).
39.
C. Z.
Cheng
,
N. N.
Gorelenkov
, and
C. T.
Hsu
,
Nucl. Fusion
35
,
1639
(
1995
).
You do not currently have access to this content.