The standard scenario for the Wendelstein 7-X (W7-X) stellarator supposes equilibria with average β up to 4.3%. Here, the gyrokinetic description for full-radius ion-temperature-gradient (ITG) driven instabilities in three-dimensional configurations is used to investigate the linear stability and global structure of electrostatic ITG modes for the finite-β W7-X configurations. A massively-parallel initial-value particle-in-cell code has been modified to include the influence of a finite β on ITG modes due to equilibrium effects. We considered a sequence of W7-X equilibria with different plasma β, and found drastic changes in the structure and drive of the ITG instability but a minor influence on the value of the growth rate. The results presented are physically explained; differences between β-effects on ITG modes in a conventional tokamak and in W7-X are discussed, as well as the different structures and physical mechanisms of ITG modes for β = 0 and finite-β W7-X configurations.
Wendelstein 7-X（W7-X）ステラレーターの標準シナリオは、平均βが最大4.3%の平衡状態を仮定している。ここでは、三次元配位におけるイオン温度勾配（ITG）駆動不安定性の線形安定性と大域的構造を調べるために、ジャイロ運動論的記述を用いる。有限βのW7-X配位に対する静電ITGモードの線形安定性と大域的構造を調査するため、大規模並列初期値粒子コードを改良し、平衡効果によるITGモードへの有限βの影響を組み込んだ。我々は異なるプラズマβを持つ一連のW7-X平衡状態を考察し、ITG不安定性の構造と駆動機構に劇的な変化が見られる一方、成長率の値への影響は小さいことを見出した。提示された結果は物理的に説明される。従来型トカマクとW7-XにおけるITGモードへのβ効果の違い、ならびにβ=0および有限βのW7-X配位におけるITGモードの異なる構造と物理的メカニズムについて議論する。