Effect of energetic ions on edge-localized modes in tokamak plasmas

• DOI: 10.1038/s41567-024-02715-6
• Publication Date: 2025-01-06T10:02:29Z
• Authors: J. Dominguez-Pala...; S. Futatani; M. Garcia-Munoz; A. Jansen van Vuuren; E. Viezzer; J. Gonzalez-Martin; M. Toscano-Jimenez; P. Oyola; Y. Todo; Y. Suzuki; L. Sanchis; J. Rueda-Rueda; J. Galdon-Quiroga; J. Hidalgo-Salaverri; H. Chen; J. F. Rivero-Rodr...; L. Velarde; ; E. Alessi; C. Angioni; N. Arden; V. Artigues; M. Astrain Etxeza...; O. Asunta; M. Balden; V. Bandaru; A. Banon Navarro; M. Bauer; A. Bergmann; M. Bergmann; J. Bernardo; M. Bernert; A. Biancalani; R. Bielajew; R. Bilato; G. Birkenmeier; T. Blanken; V. Bobkov; A. Bock; L. Bock; T. Body; T. Bolzonella; N. Bonanomi; A. Bortolon; B. Böswirth; C. Bottereau; A. Bottino; H. van den Brand; M. Brenzke; S. Brezinsek; D. Brida; F. Brochard; J. Buchanan; A. Buhler; A. Burckhart; Y. Camenen; B. Cannas; P. Cano Megas; D. Carlton; M. Carr; P. Carvalho; C. Castaldo; A. Castillo Castillo; A. Cathey; M. Cavedon; C. Cazzaniga; C. Challis; A. Chankin; A. Chomiczewska; C. Cianfarani; F. Clairet; S. Coda; R. Coelho; J. W. Coenen; L. Colas; G. Conway; S. Costea; D. Coster; T. Cote; A. J. Creely; G. Croci; D. J. Cruz Zabala; G. Cseh; I. Cziegler; O. D’Arcangelo; A. Dal Molin; P. David; C. Day; M. de Baar; P. de Marné; R. Delogu; P. Denner; A. Di Siena; M. Dibon; J. J. Dominguez-P...; D. Dunai; M. Dreval; M. Dunne; B. P. Duval; R. Dux; T. Eich; S. Elgeti; A. Encheva; B. Esposito; E. Fable; M. Faitsch; D. Fajardo Jimenez; U. Fantz; M. Farnik; H. Faugel; F. Felici; O. Ficker; A. Figueredo; R. Fischer; O. Ford; L. Frassinetti; M. Fröschle; G. Fuchert; J. C. Fuchs; H. Fünfgelder; S. Futatani; K. Galazka; D. Gallart Escolà; A. Gallo; Y. Gao; S. Garavaglia; B. Geiger; L. Giannone; S. Gibson; L. Gil; E. Giovannozzi; I. Girka; O. Girka; T. Gleiter; S. Glöggler; M. Gobbin; J. C. Gonzalez; T. Goodman; G. Gorini; T. Görler; D. Gradic; G. Granucci; A. Gräter; G. Grenfell; H. Greuner; M. Griener; M. Groth; O. Grover; A. Gude; L. Guimarais; S. Günter; D. Hachmeister; A. H. Hakola; C. Ham; T. Happel; N. den Harder; G. Harrer; J. Harrison; V. Hauer; T. Hayward-Schneider; B. Heinemann; P. Heinrich; T. Hellsten; S. Henderson; P. Hennequin; M. Herschel; S. Heuraux; A. Herrmann; E. Heyn; F. Hitzler; J. Hobirk; K. Höfler; S. Hörmann; J. H. Holm; M. Hölzl; C. Hopf; L. Horvath; T. Höschen; A. Houben; A. Hubbard; A. Huber; K. Hunger; V. Igochine; M. Iliasova; J. Illerhaus; K. Insulander Björk; C. Ionita-Schritt...; I. Ivanova-Stanik; W. Jacob; N. Jaksic; F. Jaulmes; F. Jenko; T. Jensen; E. Joffrin; A. Kallenbach; J. Kalis; A. Kappatou; J. Karhunen; C.-P. Käsemann; S. Kasilov; Y. Kazakov; A. Kendl; W. Kernbichler; E. Khilkevitch; M. Kircher; A. Kirk; S. Kjer Hansen; V. Klevarova; F. Klossek; G. Kocsis; M. Koleva; M. Komm; M. Kong; A. Krämer-Flecken; M. Krause; I. Krebs; A. Kreuzeder; K. Krieger; O. Kudlacek; D. Kulla; T. Kurki-Suonio; B. Kurzan; B. Labit; K. Lackner; F. Laggner; A. Lahtinen; P. Lainer; P. T. Lang; P. Lauber; L. Leppin; E. Lerche; N. Leuthold; L. Li; J. Likonen; O. Linder; H. Lindl; B. Lipschultz; Y. Liu; Z. Lu; T. Luda di Cortem...; N. C. Luhmann; T. Lunt; A. Lyssoivan; T. Maceina; J. Madsen; A. Magnanimo; H. Maier; J. Mailloux; R. Maingi; O. Maj; E. Maljaars; V. Maquet; A. Mancini; A. Manhard; P. Mantica; M. Mantsinen; P. Manz; M. Maraschek; C. Marchetto; M. Markl; L. Marrelli; P. Martin; F. Matos; M. Mayer; P. J. McCarthy; R. McDermott; G. Meng; R. Merkel; A. Merle; H. Meyer; M. Michelini; D. Milanesio; V. Mitterauer; P. Molina Cabrera; M. Muraca; F. Nabais; V. Naulin; R. Nazikian; R. D. Nem; R. Neu; A. H. Nielsen; S. K. Nielsen; T. Nishizawa; M. Nocente; I. Novikau; S. Nowak; R. Ochoukov; J. Olsen; O. Pan; G. Papp; A. Pau; G. Pautasso; C. Paz-Soldan; M. Peglau; E. Peluso; P. Petersson; C. Piron; U. Plank; B. Plaum; B. Plöckl; V. Plyusnin; G. Pokol; E. Poli; A. Popa; L. Porte; J. Puchmayr; T. Pütterich; L. Radovanovic; M. Ramisch; J. Rasmussen; G. Ratta; S. Ratynskaia; G. Raupp; A. Redl; D. Réfy; M. Reich; F. Reimold; D. Reiser; M. Reisner; D. Reiter; B. Rettino; T. Ribeiro; D. Ricci; R. Riedl; J. Riesch; J. F. Rivero Rodr...; G. Rocchi; P. Rodriguez-Fern...; V. Rohde; G. Ronchi; M. Rott; M. Rubel; D. A. Ryan; F. Ryter; S. Saarelma; M. Salewski; A. Salmi; O. Samoylov; L. Sanchis Sanchez; J. Santos; O. Sauter; G. Schall; A. Schlüter; J. Scholte; K. Schmid; O. Schmitz; P. A. Schneider; R. Schrittwieser; M. Schubert; C. Schuster; N. Schwarz; T. Schwarz-Selinger; J. Schweinzer; F. Sciortino; O. Seibold-Benjak; A. Shabbir; A. Shalpegin; S. Sharapov; U. Sheikh; A. Shevelev; G. Sias; M. Siccinio; B. Sieglin; A. Sigalov; A. Silva; C. Silva; D. Silvagni; J. Simpson; S. Sipilä; A. Snicker; E. Solano; C. Sommariva; C. Sozzi; M. Spacek; G. Spizzo; M. Spolaore; A. Stegmeir; M. Stejner; D. Stieglitz; J. Stober; U. Stroth; E. Strumberger; G. Suarez Lopez; W. Suttrop; T. Szepesi; B. Tál; T. Tala; W. Tang; G. Tardini; M. Tardocchi; D. Terranova; M. Teschke; E. Thorén; W. Tierens; D. Told; W. Treutterer; G. Trevisan; M. Tripský; P. Ulbl; G. Urbanczyk; M. Usoltseva; M. Valisa; M. Valovic; M. van Zeeland; F. Vannini; B. Vanovac; P. Varela; S. Varoutis; T. Verdier; G. Verdoolaege; N. Vianello; J. Vicente; T. Vierle; I. Voitsekhovitch; U. von Toussaint; D. Wagner; X. Wang; M. Weiland; D. Wendler; A. E. White; M. Willensdorfer; B. Wiringer; M. Wischmeier; R. Wolf; E. Wolfrum; Q. Yang; C. You; Q. Yu; R. Zagorski; I. Zammuto; T. Zehetbauer; W. Zhang; W. Zholobenko; A. Zibrov; M. Zilker; C. F. B. Zimmermann; A. Zito; H. Zohm; S. Zoletnik; ; G. F. Harrer; M. G. Dunne; R. Maurizio; H. Meyer; S. Saarelma; J. Adamek; M. Agostini; D. Aguiam; R. Akers; R. Albanese; C. Albert; R. Ambrosino; Y. Andrèbe; G. Apruzzese; M. Aradi; H. Arnichand; F. Auriemma; G. Avdeeva; J. M. Ayllon-Guerola; F. Bagnato; V. K. Bandaru; M. Barnes; L. Barrera-Orte; P. Bettini; O. Biletskyi; P. Bilkova; W. Bin; P. Blanchard; D. Boeyaert; K. Bogar; O. Bogar; P. Bohm; F. Bombarda; L. Boncagni; F. Bouquey; C. Bowman; D. Brunetti; J. Bucalossi; J. Buchanan; J. Buermans; H. Bufferand; S. Buller; P. Buratti; G. Calabrò; L. Calacci; P. Cano Megías; D. Carnevale; F. Carpanese; M. Carr; D. Carralero; L. Carraro; A. Casolari; F. Causa; M. Cavedon; M. Cecconello; S. Ceccuzzi; J. Cerovsky; S. Chapman; P. Chmielewski; D. Choi; G. Ciraolo; D. Colette; L. Cordaro; F. Cordella; G. Cseh; A. Czarnecka; O. D’Arcangelo; A. Dal Molin; G. De Carolis; H. De Oliveira; J. Decker; R. Dejarnac; N. den Harder; M. Dimitrova; F. Dolizy; J. J. Domínguez-P...; D. Douai; A. Drenik; B. Dudson; D. Dunai; S. Elmore; O. Embréus; B. Erdõs; A. Fanni; I. Faust; J. Faustin; N. Fedorczak; S. Feng; X. Feng; J. Ferreira; G. Ferrò; O. Février; L. Figini; A. Figueiredo; A. Fil; M. Fontana; M. Francesco; C. Fuchs; L. Gabellieri; D. Gadariya; D. Gahle; D. Galassi; S. Galeani; D. Gallart; A. Gallo; C. Galperti; J. Garcia; J. Garcia-Lopez; L. Garzotti; J. Gath; B. Geiger; L. Giacomelli; S. Gibson; G. Giruzzi; J. Gonzalez-Martin; T. P. Goodman; M. Gospodarczyk; D. Grekov; G. Grenfell; M. Groth; O. Grover; M. Gruca; T. Gyergyek; P. Hacek; A. Hakola; C. Ham; J. Harrison; A. Havranek; J. Hawke; S. Henderson; L. Hesslow; F. Hitzler; B. Hnat; M. Hoelzl; D. Hogeweij; M. Hoppe; J. Horacek; M. Hron; Z. Huang; A. Iantchenko; D. Iglesias; P. Innocente; H. Isliker; A. Jacobsen; M. Jakubowski; F. Janky; A. Jardin; T. Jonsson; A. Karpushov; S. Kasilov; P. V. Kazantzidis; D. Keeling; M. Kelemen; W. Kernbichler; A. Kirk; G. Kocsis; V. Korovin; M. Koubiti; J. Kovacic; N. Krawczyk; L. Kripner; A. Křivská; Y. Kulyk; T. Kurki-Suonio; R. Kwiatkowski; F. Laggner; L. Laguardia; A. Lahtinen; P. Lang; F. Liu; R. Lombroni; R. Lorenzini; V. P. Loschiavo; E. Macusova; R. Maggiora; B. Maljaars; P. Manas; M. J. Mantsinen; P. Manz; V. Marchenko; C. Marchetto; A. Mariani; C. Marini; T. Markovic; J. R. Martín Solís; A. Martitsch; S. Mastrostefano; F. Matos; G. Matthews; M. -L. Mayoral; D. Mazon; C. Mazzotta; P. Mc Carthy; K. McClements; B. Mcmillan; C. Meineri; V. Menkovski; D. Meshcheriakov; M. Messmer; D. Micheletti; D. Milanesio; F. Militello; I. G. Miron; J. Mlynar; V. Moiseenko; P. A. Molina Cabrera; J. Morales; J. -M. Moret; A. Moro; D. Moulton; D. Naydenkova; F. Nespoli; S. Newton; V. Nikolaeva; M. Oberkofler; P. Ollus; J. Omotani; J. Ongena; F. Orain; F. P. Orsitto; R. Paccagnella; A. Palha; L. Panaccione; R. Panek; M. Panjan; I. Paradela Perez; F. Parra; M. Passeri; A. Pau; R. Pavlichenko; A. Perek; V. Pericoli Radol...; F. Pesamosca; M. Peterka; V. Petrzilka; V. Piergotti; L. Pigatto; P. Piovesan; L. Piron; G. Pokol; P. Pölöskei; T. Popov; Z. Popovic; G. Pór; G. Pucella; M. E. Puiatti; M. Rabinski; J. Juul Rasmussen; G. A. Rattá; T. Ravensbergen; D. Réfy; H. Reimerdes; F. Reimold; C. Reux; S. Reznik; N. Rispoli; G. Rocchi; M. Rodriguez-Ramos; A. Romano; J. Rosato; G. Rubinacci; G. Rubino; D. A. Ryan; A. Salmi; D. Samaddar; L. Sanchis-Sanchez; K. Särkimäki; M. Sassano; R. Scannell; M. Scheffer; B. S. Schneider; P. Schneider; J. Seidl; E. Seliunin; S. Sharapov; R. R. Sheeba; S. Sipilä; S. Smith; A. Snicker; E. R. Solano; S. K. Hansen; C. Soria-Hoyo; E. Sorokovoy; A. Sperduti; L. Stipani; P. Strand; H. Sun; D. Sytnykov; T. Szepesi; B. Tál; A. Teplukhina; D. Testa; C. Theiler; A. Thornton; B. Tilia; P. Tolias; M. Tomes; C. Tsironis; C. Tsui; O. Tudisco; J. Urban; M. Vallar; P. Vallejos Olivares; M. Valovic; D. Van Vugt; B. Vanovac; J. Varje; J. Varju; S. Vartanian; O. Vasilovici; J. Vega; G. Verdoolaege; K. Verhaegh; L. Vermare; F. Villone; I. Voitsekhovitch; D. Voltolina; P. Vondracek; N. M. T. Vu; N. Walkden; T. Wauters; V. Weinzettl; M. Wensing; S. Wiesen; M. Wiesenberger; G. Wilkie; K. Wu; L. Xiang; D. Zaloga; P. Zanca; R. Zaplotnik; J. Zebrowski; W. Zhang; A. Zisis; S. Zoletnik; M. Zuin
• Keywords: Thermonuclear Fusion; Edge-localized mode

Abstract The most efficient and promising operational regime for the International Thermonuclear Experimental Reactor tokamak is high-confinement mode. In this regime, however, periodic relaxations of plasma edge can occur. These edge-localized modes pose a threat to integrity fusion device. Here we reveal strong impact energetic ions on spatio-temporal structure in tokamaks using nonlinear hybrid kinetic–magnetohydrodynamic simulations. A resonant interaction between fast at electromagnetic perturbations from mode leads an energy momentum exchange. Energetic modify, example, amplitude, frequency spectrum crash timing modes. simulations reproduce some observations that feature abrupt large crashes. results indicate that, Reactor, fusion-born alpha particles neutral beam injection, main heating particle source, expected with predicted perturbations. This work advances understanding physics underlying crashes presence highlights importance including ion kinetic effects optimization control techniques regimes are free such