Based on the non-perturbative approach, the hybrid code MARS-K is applied to study fishbone (FB) instabilities driven by trapped fast ions in a toroidal plasma with q profile nearly being flat or non-monotonic. We explore the dependency of the FB with variation in the fast ion distribution, thermal particle kinetic effects, safety factor (q) profile and plasma resistivity. When the safety factor minimum value is larger than unity (i.e. ), the mode can be excited by isotropic or anisotropic fast ions, with the latter strongly enhancing the mode growth rate. The mode frequency increases with increasing , and is more easily triggered in a equilibrium with two q = 1 surfaces, compared with the case with one or no q = 1 surface. Kinetic contributions from transit resonance of passing fast ions and from bounce resonance of trapped fast ions strongly enhance mode instability. The passing thermal ions induced Landau damping has a strong stabilization effect. Furthermore, in such a weak, even reversed magnetic shear plasma, the radial mode structure of FB mode monotonically decreases to zero at q = 1 flux surface instead of a step-like function, and it depends on the kinetic contributions from particles. In addition, the plasma resistivity significantly stabilizes the mode near the marginally unstable point.
非摂動的アプローチに基づき、ハイブリッドコードMARS-Kを用いて、qプロファイルがほぼ平坦または非単調であるトロイダルプラズマ中の捕捉高速イオンによって駆動されるフィッシュボーン（FB）不安定性を研究した。我々は、高速イオン分布、熱粒子の運動論的効果、安全係数（q）プロファイル、およびプラズマ抵抗率の変化に伴うFBの依存性を調べた。安全係数の最小値が1より大きい場合（すなわち ）、モードは等方的または異方的な高速イオンによって励起され得るが、後者はモードの成長を強く促進する。モード周波数は の増加とともに増加し、q = 1の面が2つある平衡では、q = 1の面が1つまたは存在しない場合と比較して、モードはより励起されやすい。通過高速イオンの通過共鳴および捕捉高速イオンのバウンス共鳴による運動論的寄与は、モード不安定性を強く促進する。通過熱イオンによって誘起されるランダウ減衰は、強い安定化効果を持つ。さらに、このような弱い、あるいは逆転した磁気シアを有するプラズマでは、FBの動径モード構造は、ステップ状関数ではなく、q = 1の磁気面で単調にゼロまで減少し、粒子の運動論的寄与に依存する。加えて、プラズマ抵抗率は、限界安定点近傍でモードを有意に安定化する。