Recent gyrokinetic stability calculations have revealed that the spherical tokamak is susceptible to tearing parity instabilities with length scales of a few ion Larmor radii perpendicular to the magnetic field lines. Here we investigate this 'micro-tearing' mode in greater detail to uncover its key characteristics and compare it with existing theoretical models of the phenomenon. This has been accomplished using a full numerical solution of the linear gyrokinetic–Maxwell equations. Importantly, the instability is found to be driven by the free energy in the electron temperature gradient as described in the literature. However, our calculations suggest it is not substantially affected by either of the destabilizing mechanisms proposed in previous theoretical models. Instead the instability is destabilized by interactions with magnetic drifts and the electrostatic potential. Further calculations reveal that the mode is not significantly destabilized by the flux surface shaping or the large trapped particle fraction present in the spherical tokamak. Its prevalence in spherical tokamak plasmas is primarily due to the higher value of plasma β and the enhanced magnetic drifts due to the smaller radius of curvature.
最近のジャイロ運動論的安定性計算により、球状トカマクは磁力線に垂直な方向において数個のイオンラーマー半径のスケールを持つテアリング不安定性を受けやすいことが明らかになった。ここでは、この「マイクロテアリング」モードをより詳細に調査し、その主要な特性を明らかにするとともに、この現象に関する既存の理論モデルと比較する。これは、線形ジャイロ運動論的-マクスウェル方程式の完全な数値解を用いて達成された。重要なことに、この不安定性は、文献に記載されているように、電子温度勾配中の自由エネルギーによって駆動されることが見出された。しかしながら、我々の計算は、この不安定性が、先行の理論モデルで提案されたいずれの非安定化機構によっても実質的に影響を受けないことを示唆している。その代わりに、この不安定性は、磁気ドリフトと静電ポテンシャルとの相互作用によって非安定化される。さらなる計算により、このモードは、球状トカマクに存在する磁気面形状や大きな捕捉粒子割合によっては有意に非安定化されないことが明らかになった。球状トカマクプラズマにおけるその prevalance は、主に、より高いプラズマβ値と、より小さな曲率半径による強化された磁気ドリフトに起因する。