Spherical tokamaks (STs) have been shown to possess properties desirable for a fusion power plant such as achieving high plasma β and having increased vertical stability. To understand the confinement properties that might be expected in the conceptual design for a high β ST fusion reactor, a 1 GW ST plasma equilibrium was analysed using local linear gyrokinetics to determine the type of micro-instabilities that arise. Kinetic ballooning modes and micro-tearing modes are found to be the dominant instabilities. The parametric dependence of these linear modes was determined and, from the insights gained, the equilibrium was tuned to find a regime marginally stable to all micro-instabilities at θ0 = 0.0. This work identifies the most important micro-instabilities expected to generate turbulent transport in high β STs. The impact of such modes must be faithfully captured in first-principles-based reduced models of anomalous transport that are needed for predictive simulations.
球状トカマク（ST）は、高プラズマβの達成や鉛直安定性の向上など、核融合発電所に望ましい特性を有することが示されている。高β ST核融合炉の概念設計において期待される閉じ込め特性を理解するため、1 GWのSTプラズマ平衡を対象に、局所ジャイロ運動論を用いて発生する微視的不安定性の種類を調べた。運動論的バルーニングモードと微視的テアリングモードが支配的な不安定性であることが明らかになった。これらの線形成長率のパラメータ依存性を評価し、得られた知見に基づいて平衡を調整することで、θ0 = 0.0において全ての微視的不安定性に対して限界的に安定な領域を見出した。本研究は、高β STにおける乱流輸送を引き起こすと予想される最も重要な微視的不安定性を特定するものである。予測シミュレーションに必要とされる異常輸送の第一原理ベースの簡約モデルには、これらのモードの影響を忠実に取り込むことが必須である。