It has recently been proposed that the presence of high-energy ions from neutral-beam injection can have a strong stabilizing effect on kinetically modified ideal-MHD ballooning modes in tokamaks. To assess realistically the importance of such effects, a comprehensive kinetic stability analysis, which takes into account the integral equation nature of the basic problem, has been applied to this investigation. In the collisionless limit, the effect of adding small fractions of hot beam ions is indeed found to be strongly stabilizing. On the other hand, for somewhat larger fractions of hot ions, a different, beam-driven root of the mode equations is found to occur with a growth rate comparable in magnitude to the growth rate of the usual MHD ballooning mode in the absence of hot ions. This implies that there should be an optimal density of hot particles which minimizes the strength of the relevant instabilities. Employing non-Maxwellian equilibrium distribution functions to model the beam species makes a quantitative, but not qualitative, difference in the results. Adding collisions to the calculation tends to reduce considerably the stabilizing effect of the hot ions.
近年、トカマクにおける運動論的に修正された理想MHDバルーニングモードに対して、中性粒子ビーム入射に由来する高エネルギーイオンの存在が強い安定化効果をもたらし得ることが提案されている。このような効果の重要性を現実的に評価するために、基礎方程式の積分方程式としての性質を考慮した包括的な運動論的安定性解析が本調査に適用された。無衝突極限において、少量の高エネルギービームイオンを添加する効果は、確かに強い安定化をもたらすことが見出された。一方、高エネルギーイオンの割合がやや大きい場合には、ビーム駆動による異なるモードの根が方程式に現れ、その成長率は高エネルギーイオンが存在しない場合の通常のMHDバルーニングモードの成長率と同程度の大きさとなることが見出された。これは、関連する不安定性の強度を最小化する高エネルギー粒子の最適密度が存在することを示唆する。ビーム種をモデル化するために非マクスウェル平衡分布関数を用いることは、結果に定性的ではなく定量的な差異をもたらす。衝突を計算に加えると、高エネルギーイオンの安定化効果をかなり低減させる傾向がある。