A more complete non-perturbative magnetohydrodynamic (MHD)-kinetic hybrid formulation is developed by including the perturbed electrostatic potential δφ in the particle Lagrangian. The fluid-like counter-parts of the hybrid equations, in the Chew-Goldberger-Low high-frequency limit, are also derived and utilized to test the new toroidal implementation in the MARS-K code. Application of the updated non-perturbative hybrid model for a high-β spherical tokamak plasma in MAST finds that the perturbed electrostatic potential generally plays a minor role in the n = 1 (n is the toroidal mode number) resistive wall mode instability. The effect of δφ is largely destabilizing, with the growth rate of the instability increased by several (up to 20) percent as compared to the case without including δφ. A similar relative change is also obtained for the kinetic-induced resonant field amplification effect at high-β in the MAST plasma considered. The updated capability of the MARS-K code allows quantitative exploration of drift kinetic effects on various MHD instabilities and the antenna-driven plasma response where the electrostatic perturbation, coupled to magnetic perturbations, may play important roles.
摂動静電ポテンシャルδφを粒子ラグランジアンに含めることにより、より完全な非摂動的磁気流体力学(MHD)-運動論的ハイブリッド定式化を開発する。Chew-Goldberger-Low高周波極限におけるハイブリッド方程式の流体様対応物も導出し、MARS-Kコードにおける新しいトロイダル実装の検証に利用する。更新された非摂動的ハイブリッドモデルをMASTの高β球形トカマクプラズマに適用したところ、摂動静電ポテンシャルはn=1（nはトロイダルモード数）抵抗性壁モード不安定性において一般に副次的な役割しか果たさないことが分かった。δφの効果は主に不安定化であり、不安定性の成長率はδφを含まない場合と比較して数パーセント（最大20パーセント）増加する。同様の相対変化は、考慮したMASTプラズマの高βにおける運動論的誘起共鳴磁場増幅効果についても得られる。MARS-Kコードの更新された機能により、静電摂動が磁気摂動と結合して重要の役割を果たし得る種々のMHD不安定性およびアンテナ駆動プラズマ応答に対するドリフト運動論効果の定量的探査が可能になる。