The impurity effects on kinetic ballooning modes (KBMs) in high regions of tokamak plasmas are numerically investigated, using a full gyrokinetic description for main and impurity ions. The findings indicate that the critical plasma pressure ratio for KBM is significantly lower (higher) than the first (second) stable threshold predicted by MHD theory. The KBM exhibits stronger extended instabilities for low , while the instability region of KBM becomes significantly narrow for high , resulting in a more concentrated instability window (localized in narrow medium- region). In addition, the contributions from electromagnetic effect and Shafranov shift are identified in detail, i.e. the electromagnetic destabilizing effect is suppressed by the Shafranov shift, and strong stabilizing effect of Shafranov shift for high or on KBM is pronounced. The impurity ions with negative gradient ratio have stabilizing (destabilizing) effects on KBMs for high (low) . Such distinct behaviors are demonstrated to be associated with the used parameters close to the second and first unstable region, i.e. the instability reduces and enhances with the increase of , respectively. Significantly, the presence of impurities, regardless of the peaking directions of their density profiles, serves to stabilize KBMs and reduce the window of extended instability for high region, which is in significant contrast with the results for low region. Furthermore, high concentration, steep negative gradient ratio , and high mass numbers of impurity ions as well as large temperature gradient and contribute to the stabilization of KBMs and improvement of confinement in high regions of tokamaks. The region of stabilizing effect of magnetic shear on KBM, is found not belonging to the conventional magnetic shear region, but shows strong sensitivity to value.
トカマクプラズマの高い 領域における運動論的バルーニングモード（KBMs）に対する不純物効果を、主イオンおよび不純物イオンに対する完全ジャイロ運動論的記述を用いて数値的に調査した。その結果、KBMに対する臨界プラズマ圧力比 は、MHD理論によって予測される第一（第二）安定閾値 よりも有意に低い（高い）ことが示された。KBMは低い ではより強い拡張不安定性を示す一方、高い ではKBMの不安定領域が著しく狭くなり、より集中した不安定窓（狭い中程度の 領域に局在）をもたらす。さらに、電磁効果とシャフラノフシフトからの寄与が詳細に特定される。すなわち、電磁的不安定化効果はシャフラノフシフトによって抑制され、高い または でのシャフラノフシフトの強い安定化効果がKBMに対して顕著である。負の勾配比 を持つ不純物イオンは、高い（低い） においてKBMsに対して安定化（不安定化）効果を持つ。このような異なる挙動は、使用されたパラメータが第二および第一の不安定 領域に近いことと関連することが実証される。すなわち、不安定性は の増加とともにそれぞれ減少および増大する。重要なことに、不純物の存在は、その密度分布のピーキング方向に関係なく、高い 領域でのKBMsを安定化し、拡張不安定性の窓を縮小する。これは低い 領域での結果とは著しく対照的である。さらに、高濃度、急峻な負の勾配比 、および高い質量数の不純物イオン、ならびに大きな温度勾配 および は、トカマクの高い 領域におけるKBMsの安定化と閉じ込めの改善に寄与する。KBMに対する磁気シアの安定化効果の領域は、従来の磁気シア領域に属さないことが見出され、 値に対して強い感度を示す。