The ideal magnetohydrodynamic stability is investigated of localized interchange modes in a large-aspect ratio tokamak plasma. The resulting stability criterion includes the effects of toroidal rotation and rotation shear and contains various well-known limiting cases. The analysis allows for a general adiabatic index, resulting in a stabilizing contribution from the convective effect. A further stabilizing effect from rotation exists when the angular frequency squared decreases radially more rapidly than the density. Flow shear, however, also decreases the stabilizing effect of magnetic shear through the Kelvin–Helmholtz mechanism. Numerical simulations reveal the merits and limitations of the performed local analysis.
理想磁気流体力学における局所交換モードの安定性を、大アスペクト比トカマク配位において解析する。得られた安定性判定基準は、トロイダル回転および回転シアの効果を含み、既知の様々な極限ケースを正しく再現する。本解析では一般の断熱指数を許容し、その結果、対流効果による安定化寄与が導出される。さらに、角周波数の二乗が動径方向に密度よりも急峻に減少する場合には、回転そのものによる追加の安定化効果が存在することが示される。一方、流れのシアはケルビン・ヘルムホルツ機構を通じて磁気シアの安定化効果を低減させる。数値シミュレーションにより、本局所解析の有効性と限界が明らかにされる。