The kinetic theory of high-n electromagnetic low-frequency modes in a finite-β toroidal plasma is investigated in the collisionless limit. The high-n electromagnetic ballooning mode is identified and compared with the MHD ballooning mode. This mode is found to be always unstable, with the growth rate of the order of the drift frequency ω*. As the β-value increases and approaches the critical β predicted by the MHD theory, the growth rate becomes large and a real-frequency downshift appears. The toroidal shift of the magnetic surface and the magnetic well have a stabilizing effect, but the mode is unstable, because of the wave-particle interactions taking place even in the 'second stability region' of the MHD theory. The growth rate normalized to ω* has a peak in the MHD-unstable parameter region, but the peak is low. In the zero-β limit, this mode turns out to be the electrostatic ballooning mode. The drift branch and the drift-Alfvén branch are also identified in a toroidal plasma but remain stable, because of magnetic shear.
運動論的枠組みにおいて、有限ベータのトロイダルプラズマ中の高n電磁モードの運動論的理論を、無衝突極限で調べる。高n電磁バルーニングモードを同定し、MHDバルーニングモードと比較する。このモードは常に不安定であり、その成長率はドリフト周波数ω*のオーダーであることが見出される。ベータ値が増加し、MHD理論が予測する臨界ベータに近づくにつれて、成長率は大きくなり、実周波数の下方シフトが現れる。磁気面のトロイダルシフトと磁気井戸は安定化効果を持つが、MHD理論の「第二安定領域」においても波動粒子相互作用が生じるため、モードは不安定のままである。ω*で規格化した成長率は、MHD不安定領域においてピークを持つが、そのピークは低い。ゼロベータ極限では、このモードは静電バルーニングモードに帰着する。また、ドリフト分枝とドリフト・アルフヴェン分枝がトロイダルプラズマ中で同定されるが、磁気シアによりこれらは安定である。