A simulation code for the nonlinear evolution of the toroidicity-induced Alfvén eigenmodes (TAE) is implemented based on a collisional δf simulation method [Phys. Plasmas 4, 3591 (1997)] and a Hamiltonian formulation of the guiding-center motion [Phys. Fluids 27, 2455 (1984)]. The nonlinear behavior of TAE in the regime of weak damping is studied numerically and compared with the predictions of theoretical analysis. The theoretical prediction for the scaling of the saturation amplitude with the linear growth rate and the collision rate is well confirmed. The enhancement of the saturation level due to resonance overlapping when there are multiple modes is observed and analyzed. The simulation code is applied to the alpha-driven TAE’s in the Tokamak Fusion Test Reactor (TFTR) [Plasma Phys. Controlled Fusion 26, 11 (1984)]. An estimate of the background damping rate is obtained from the simulation result.

1.
C. Z.
Cheng
and
M. S.
Chance
,
Phys. Fluids
29
,
3695
(
1986
).
2.
C. Z.
Cheng
,
L.
Chen
, and
M. S.
Chance
,
Ann. Phys. (N.Y.)
161
,
21
(
1984
).
3.
G. Y.
Fu
and
W.
Park
,
Phys. Rev. Lett.
74
,
1594
(
1995
).
4.
Y.
Todo
,
T.
Sato
,
K.
Watanabe
, and
R.
Horiuchi
,
Phys. Plasmas
2
,
2711
(
1995
).
5.
D. A.
Spong
,
B. A.
Carreras
, and
C. L.
Hedrick
,
Phys. Plasmas
1
,
1503
(
1994
).
6.
Y.
Wu
and
R. B.
White
,
Phys. Plasmas
1
,
2733
(
1994
).
7.
Y.
Wu
,
R. B.
White
,
Y.
Chen
, and
M. N.
Rosenbluth
,
Phys. Plasmas
2
,
4555
(
1995
).
8.
S. D. Pinches, PH.D thesis, University of Nottingham, 1997.
9.
J.
Candy
,
D.
Borba
,
H.
Berk
,
G.
Huismans
, and
W.
Kerner
,
Phys. Plasmas
4
,
2597
(
1997
).
10.
H. L.
Berk
and
B. N.
Breizman
,
Phys. Fluids B
2
,
2226
(
1990
);
H. L.
Berk
and
B. N.
Breizman
,
Phys. Fluids B
2
,
2235
(
1990
);
H. L.
Berk
and
B. N.
Breizman
,
Phys. Fluids B
2
,
2246
(
1990
).
11.
H. L.
Berk
,
B. N.
Breizman
, and
H.
Ye
,
Phys. Rev. Lett.
68
,
3563
(
1992
).
12.
B. N.
Breizman
,
H. L.
Berk
, and
H.
Ye
,
Phys. Fluids B
5
,
3217
(
1993
).
13.
R. K.
Mazitov
,
Zh. Prikl. Mekh. Fiz.
1
,
27
(
1965
).
14.
T.
O’Neil
,
Phys. Fluids
12
,
2255
(
1965
).
15.
H. L.
Berk
,
B. N.
Breizman
, and
M.
Pekker
,
Phys. Rev. Lett.
76
,
1256
(
1996
).
16.
H. L.
Berk
,
B. N.
Breizman
, and
N. V.
Petviashvili
,
Phys. Lett. A
234
,
213
(
1997
).
17.
Y.
Chen
and
R. B.
White
,
Phys. Plasmas
4
,
3591
(
1997
).
18.
K. M.
Young
,
M. G.
Bell
,
W. R.
Blanchard
,
N. L.
Brez
,
J.
Cecchi
,
J.
Conrod
,
S.
Davis
,
H. F.
Dylla
,
P. C.
Efthimion
,
R. J.
Fonck
,
R. J.
Goldston
,
D. J.
Grove
,
R. J.
Hawryluk
,
R.
Little
,
M.
McCarthy
,
D.
McCune
,
K.
McGuire
,
D.
Meade
,
S. S.
Medley
,
D.
Mikkelsen
,
D.
Mueller
,
E.
Nieshmidt
,
D. K.
Owens
,
A.
Ramsey
,
A. L.
Roquemore
,
L.
Samuelson
,
N.
Sauthoff
,
H.
Park
,
J.
Shivell
,
J. A.
Shimidt
,
S.
Sesnic
,
J.
Sinnis
,
J.
Strachan
,
G. D.
Tait
,
G.
Taylor
,
F.
Tenny
, and
M.
Ulrickson
,
Plasma Phys. Controlled Fusion
26
,
11
(
1984
).
19.
W.
Park
,
S.
Parker
,
H.
Biglari
,
M.
Chance
,
L.
Chen
,
C. Z. Cheng
,
T. S.
Hahn
,
W. W.
Lee
,
R.
Kulsrud
,
D.
Monticello
,
L.
Sugiyma
, and
R. B.
White
,
Phys. Fluids B
4
,
2033
(
1992
).
20.
J. G.
Cordey
and
M. H.
Houghton
,
Nucl. Fusion
13
,
215
(
1973
).
21.
R. B.
White
and
M. S.
Chance
,
Phys. Fluids
27
,
2455
(
1984
).
22.
A. H.
Boozer
and
G.
Kuo-Petravic
,
Phys. Fluids
24
,
851
(
1981
).
23.
K. Tomabechi, Proceedings of the 12th International Conference on Plasma Physics and Controlled Nuclear Fusion Research (International Atomic Energy Agency, Vienna, 1989), Vol. 3, p. 214.
24.
C. Z.
Cheng
,
Phys. Rep.
211
,
1
(
1992
).
25.
J.
Candy
,
J. Comput. Phys.
129
,
160
(
1996
).
26.
G. Y.
Fu
,
C. Z.
Cheng
,
R.
Budny
,
Z.
Chang
,
D.
Darrow
,
E.
Fredrickson
,
E.
Mazzucato
,
R.
Nazikian
,
K.
Wong
, and
S.
Zweben
,
Phys. Plasmas
3
,
4036
(
1996
).
27.
S. H.
Batha
,
F. M.
Levinton
,
D. A.
Spong
,
R. V.
Budny
,
Z.
Chang
,
D. S.
Darrow
,
E. D.
Fredrickson
,
G. F.
Fu
,
E.
Mazzucato
,
R.
Nazikian
, and
S. J.
Zweben
,
Nucl. Fusion
35
,
1463
(
1995
).
28.
R.
Nazikian
,
G. Y.
Fu
,
S. H.
Batha
,
M. G.
Bell
,
R. E.
Bell
,
R. V.
Budny
,
C. E.
Bush
,
Z.
Chang
,
Y.
Chen
,
C. Z.
Cheng
,
D. S.
Darrow
,
P. C.
Efthimion
,
E. D.
Fredrikson
,
N. N.
Gorelenkov
,
B.
Leblanc
,
F. M.
Levinton
,
R.
Majeski
,
E.
Mazzucato
,
S. S.
Medley
,
H. K.
Park
,
M. P.
Petrov
,
D. A.
Spong
,
J. D.
Strachan
,
E. J.
Synakowski
,
G.
Taylor
,
S. V.
Goeler
,
R. B.
White
,
K. L.
Wong
, and
S. J.
Zweben
,
Phys. Rev. Lett.
78
,
2976
(
1997
).
29.
R.
Nazikian
,
G. Y.
Fu
,
Z.
Chang
,
S. H.
Batha
,
H.
Berk
,
R. V.
Budny
,
Y.
Chen
,
C. Z.
Cheng
,
D. S.
Darrow
,
N. N. G. F. M.
Levinton
,
S. S.
Medley
,
M. P.
Petrov
,
M.
Redi
,
E.
Ruskov
,
D. A.
Spong
,
R. B.
White
, and
S. J.
Zweben
,
Phys. Plasmas
5
,
1703
(
1998
).
30.
R.
Budny
,
Nucl. Fusion
34
,
1247
(
1994
).
31.
G. Y. Fu, R. Nazikian, R. Budny, and Z. Chang, “Alpha particle-driven toroidal Alfvén eigenmodes in Tokamak Fusion Test Reactor plasmas: theory and experiments,” to appear in Phys. Plasmas.
32.
N. N.
Gorelenkov
,
R.V.
Budny
,
H. H.
Duong
,
R. K.
Fisher
,
S. S.
Medley
,
M. P.
Petrov
, and
M. H.
Redi
,
Nucl. Fusion
37
,
1053
(
1997
).
33.
J. G.
Cordey
and
W. G. F.
Core
,
Phys. Fluids
17
,
1626
(
1974
).
34.
R. J.
Goldston
,
D. C.
McCune
,
H. H.
Towner
,
S. L.
Davis
,
R. J.
Hawryluk
, and
G. L.
Shmidt
,
J. Comput. Phys.
43
,
61
(
1981
).
This content is only available via PDF.
You do not currently have access to this content.