The toroidal magnetohydrodynamic code MARS-F (Liu et al 2000 Phys. Plasmas7 3681) is adopted to investigate the plasma boundary shape effect on the threshold ( is the normalized plasma pressure) reported in (Liu et al 2017 Plasma Phys. Control. Fusion59 065009) in reversed magnetic shear toroidal tokamak plasmas under different separations between the two rational surfaces of the same helicity. The boundary shape effect is modeled via elongation and triangularity . Here, the study focuses on cases ( is the toroidal mode number). In the small regime, the critical value increases as increases (without triangularity), and barely changes with triangularity (at small elongation). On the other hand, at large elongation (e.g. ), the critical value of decreases with increasing . The change in the may be due to a change in the coupling strength between different poloidal harmonics, due to the fact that, besides toroidal coupling ( is the poloidal mode number), a large elongation (or triangularity ) can result in the () equilibrium component and thus enhances the coupling between the and (). In the large regime, with increasing (without triangularity), first slightly increases followed by a quick reduction. Moreover, as increases, the critical value decreases at small elongation, and first increases followed by a decrease at large elongation (e.g. ). Besides the change in the coupling strength between different poloidal harmonics, the change in the in the large regime is also related to the mode transition. The corresponding physics mechanisms underlying the shift of due to the plasma boundary shape are all discussed in detail.
トロイダル磁気流体力学コードMARS-F（Liuら 2000 Phys. Plasmas 7 3681）を採用し、反転磁気シアトロイダルトカマクプラズマにおいて、異なる二つの有理面間距離（同一ポロイダルモード数を持つ）に対するβ閾値（規格化プラズマ圧力）に及ぼすプラズマ境界形状効果を調べた。境界形状効果は、楕円度κと三角変形度δを用いてモデル化した。ここでは、トロイダルモード数nのケースに焦点を当てる。小さなκの領域では、β閾値はδの増加とともに増加する（δ=0の場合）。一方、大きなκ（例：κ=2.0）では、β閾値はδの増加とともに減少する。このβ閾値の変化は、異なるポロイダル高調波間の結合強度の変化に起因する可能性がある。なぜなら、トロイダル結合（ポロイダルモード数m）に加えて、大きな楕円度κ（または三角変形度δ）は、m±1（またはm±2）の平衡成分を生じさせ、mとm±1（またはm±2）の間の結合を強化するためである。大きなκの領域では、δの増加に伴い、β閾値は最初わずかに増加した後、急激に減少する。さらに、δの増加に伴い、β閾値は小さなκでは減少し、大きなκ（例：κ=2.0）では最初増加した後減少する。ポロイダル高調波間の結合強度の変化に加えて、大きなκ領域におけるβ閾値の変化はモード遷移にも関連している。プラズマ境界形状によるβ閾値シフトの背後にある物理メカニズムについて、詳細に議論する。