The toroidal magnetohydrodynamic (MHD) code MARS-F (Liu et al 2000 Phys. Plasmas7 3681) is applied to numerically investigate multiple MHD instabilities in high-βN (βN is the beta normalized) toroidal plasmas with reversed magnetic shear, and with different radial separations between the two q = 2 rational surfaces. A resistive wall is also taken into account. In the small regime, it is found that a finite βN leads to multiple branches of the double tearing mode (DTM). The beta normalized has a stabilizing effect on the most unstable branch. There exists a critical value βNc, above which the real frequency of the most unstable mode becomes finite due to the favorable average curvature effect (Glasser et al 1975 Phys. Fluids18 875). Moreover, the critical value βNc decreases with increasing plasma resistivity In the large regime, on the other hand, finite beta normalized can help to transform the two DTM branches into an external kink mode (EKM). Increasing βN can also couple two single tearing modes, forming a DTM. In the intermediate regime, interestingly, a new branch with EKM structure appears, which successively couples with the other two branches as increases, recovering the EKM found in the large limit. Characteristics of the eigenmode structures in different regimes are compared and analyzed in detail. Furthermore, the properties of the high-βN MHD instabilities, with higher toroidal mode number n, are also investigated. It is found that, in the small limit, the growth rate always first increases and then decreases with n, forming a broad n spectrum. The critical value decreases with n. In the large limit, however, the growth rate of the n = 2 mode is strongly reduced with increasing βN.
トロイダル磁気流体力学（MHD）コードMARS-F（Liu et al 2000 Phys. Plasmas 7 3681）を適用し、高βN（βNは規格化ベータ値）トロイダルプラズマにおける複数のMHD不安定性を、反転磁気シアーおよび2つのq = 2有理面間の異なる半径方向間隔に対して数値的に調査した。 resistive wallも考慮した。小さな領域では、有限のβNが二重テアリングモード（DTM）の複数の分岐をもたらすことがわかった。規格化ベータ値は最も不安定な分岐に対して安定化効果を持つ。臨界値βNcが存在し、それを超えると、最も不安定なモードの実周波数は、好ましい平均曲率効果（Glasser et al 1975 Phys. Fluids 18 875）により有限となる。さらに、臨界値βNcはプラズマ抵抗率の増加とともに減少する。大きな領域では、一方で、有限の規格化ベータ値は2つのDTM分岐を外部キンクモード（EKM）へと変換するのに寄与し得る。βNの増加はまた、2つの単一テアリングモードを結合させ、DTMを形成することもできる。中間の領域では、興味深いことに、EKM構造を持つ新しい分岐が現れ、βNの増加に伴って他の2つの分岐と連続的に結合し、大きな極限で見られるEKMを回復する。異なる領域における固有モード構造の特性を比較し、詳細に分析した。さらに、高βN MHD不安定性の特性を、より高いトロイダルモード数nについても調査した。小さな極限では、成長率はnの増加に伴い最初は増加しその後減少し、広いnスペクトルを形成することがわかった。臨界値はnの増加とともに減少する。しかし、大きな極限では、n = 2モードの成長率はβNの増加に伴い強く減少する。