For toroidal flows of the order of the ion sound speed, a large aspect ratio expansion of the ideal magnetohydrodynamic (MHD) model predicts the growth of a rotation-driven MHD instability. Two main driving mechanisms for this instability have been identified. The first is an enhanced pressure gradient across the mode width which can be regarded as a rotational analogue to the thermal pressure drive of infernal modes. The second is related to the rotation-induced variation of density along the magnetic field lines for an isothermal equilibrium. This mechanism is purely stabilizing for poloidal mode number m = 1 but can drive the instability for m > 1 given sufficiently large (negative) density and rotation gradients. In this work, a large rotation asymptotic expansion of the mode dispersion relation is used to analyze the driving and damping mechanisms of the rotation-driven mode in the presence of strong density, temperature and pressure gradients. This analytic model is compared favorably against the full MHD code VENUS-MHD. The mode is shown to be damped by the high-frequency root of the geodesic acoustic mode continuum equation in the high Mach number limit. Strong mode drive is observed for large rotation amplitude when the density is peaked in the core. If, on the other hand, density is held constant and the (negative) temperature gradient is increased, a stabilizing effect is observed. In cases where this stabilizes the mode completely, a sufficiently large density gradient can re-excite the mode.
イオン音速程度のトロイダル流れに対して、理想電磁流体力学(MHD)モデルの大アスペクト比展開は、回転駆動MHD不安定性の成長を予測する。この不安定性について、二つの主な駆動機構が特定されている。第一は、モード幅にわたる増強された圧力勾配であり、これはインフェルナルモードの熱圧駆動の回転類似物とみなすことができる。第二は、等温平衡における磁力線に沿った密度の回転誘起変化に関連する。この機構は、ポロイダルモード数 m = 1 に対しては純粋に安定化するが、十分に大きな(負の)密度勾配と回転勾配が与えられれば、m > 1 に対して不安定性を駆動し得る。本稿では、モード分散関係の大回転漸近展開を用いて、強いる密度・温度・圧力勾配の存在下での回転駆動モードの駆動・減衰機構を解析する。この解析モデルは、完全MHDコードVENUS-MHDと良好に一致する。このモードは、高マッハ数極限における測地線音響モード連続体方程式の高周波根によって減衰されることが示される。強いモード駆動は、密度がコア内でピークを持つ場合の大きな回転振幅に対して観測される。一方、密度を一定に保ち、(負の)温度勾配を増大させると、安定化効果が観測される。これがモードを完全に安定化する場合には、十分に大きな密度勾配がモードを再励起し得る。