In this study, we theoretically explore properties of non-resonant fishbone (NRF) instabilities with a safety factor profile slightly above unity (qmin ≳ 1) in tokamak plasmas with reversed magnetic shear configuration. From the dispersion relation of the NRF mode, it is found that the growth rate of the mode in general reversed shear scenarios with qmin ≳ 1 depends on fast ion beta βh in a power law of , different from that of ∼βh in a conventional positive magnetic shear configuration. Meanwhile, due to the slow ion precession and small continuum damping in ITER-like tokamaks with reversed shear, the mode has a lower trigger threshold than those with monotonously positive magnetic shear. In addition, the ion diamagnetic drift has been found to destabilize the fast ion-driven NRF mode. Other effects such as the shape of the q-profile, characterized by values of qmin and q(0), neutral beam energy, magnetohydrodynamic potential energy and the fraction of fast ions on the instability threshold are also discussed. Nonlinear behavior of the mode is further analyzed using a modified model.
本研究では、安全係数プロファイルが1をわずかに超える（qmin ≳ 1）逆磁気シア配位のトカマクプラズマにおける、非共鳴フィッシュボーン（NRF）不安定性の特性を理論的に探求する。NRFモードの分散関係から、qmin ≳ 1の一般的な逆シアシナリオにおけるモードの成長率は、高速イオンベータβhに対して冪乗則で依存し、従来の正磁気シア配位における∼βhの依存性とは異なることが見出された。一方、ITER類似の逆シアトカマクでは、イオンの歳差運動が遅く、連続スペクトルの減衰が小さいため、モードの励起閾値は正磁気シア配位の場合よりも低い。さらに、イオンの反磁性ドリフトが高速イオン駆動NRFモードを不安定化することが見出された。また、qminおよびq(0)の値で特徴づけられるqプロファイルの形状、中性粒子ビームエネルギー、磁気流体力学ポテンシャルエネルギー、および高速イオン割合が不安定性閾値に及ぼす影響についても議論する。モードの非線形挙動は、修正モデルを用いてさらに解析される。