We investigate the impact of toroidal rotation on axisymmetric MHD equilibria analytically and numerically, with a focus on the change of the safety factor and magnetic shear induced by the flow. When the toroidal rotation is radially localized by an external momentum source, the pressure due to the flow can change the magnetic configuration and the safety factor significantly, even for subsonic flows. Specifically, when the radial profile of the safety factor is not conserved throughout a discharge, toroidal flow can lead to magnetic shear reversal for the equilibrium magnetic field, and we find that the magnitude of the negative shear is amplified for cross sections with large negative triangularity. This has implications for both magnetohydrodynamic stability and anomalous transport. Furthermore, even when the magnetic flux is conserved and the radial magnetic shear profile does not change, the toroidal flow can modify the local magnetic shear. The poloidal variations of the local magnetic shear due to the flow can stabilize magnetohydrodynamic ballooning modes.
我々は、トロイダル回転が軸対称MHD平衡に及ぼす影響を解析的および数値的に調査し、特に回転によって誘起される安全係数と磁気シアの変化に焦点を当てる。外部運動量源によってトロイダル回転が径方向に局在化する場合、回転による圧力は、亜音速回転であっても磁気配位と安全係数を有意に変化させ得る。具体的には、安全係数の径方向分布が放電全体を通じて保存されない場合、トロイダル流は平衡磁場に対して磁気シアの反転を引き起こす可能性があり、負のシアの大きさは、大きな負の三角形度を持つ断面において増幅されることが分かった。これは、MHD安定性と異常輸送の両方に影響を及ぼす。さらに、磁束が保存され、径方向の磁気シア分布が変化しない場合でも、トロイダル流は局所的な磁気シアを修正し得る。流れによる磁気シアのポロイダル方向の変化は、MHDバルーニングモードを安定化させることができる。