We describe the design and operation of the SPHEX spheromak device and present an overview of its behaviour. The plasma is formed by ejection from a magnetized Marshall gun, and can be sustained as long as the gun is energized. The plasma is divided into the annulus comprising the closed toroidal flux, linked with the open flux forming the central column. The column current is driven directly by the central gun electrode, and the toroidal current in the annulus is driven indirectly by a mechanism associated with a coherent n = 1 oscillation of the column. The configuration exemplifies the operation of the process of relaxation to a state of minimum magnetic energy, which leads to magnetic configurations similar to those observed; to sustain these configurations requires some mechanism of toroidal current drive. Associated with this is the amplification of the poloidal flux, which is typically a factor of about five larger than the flux generated by the gun solenoid; the constancy (to a first approximation) of this factor plays a controlling role in spheromak behaviour. In standard operating conditions there is a `hard' limit, set by the solenoid flux, on the current carried by the column; any current driven by the external circuit above this apparently does not emerge from the gun. Evidence is presented that the column current is carried largely (> 50%) by accelerated ions with energy up to the gun voltage ( for a typical gun current of 60 kA). These ions are poorly magnetized and can escape across the magnetic field to the wall, a likely mechanism for the observed `loss' of current. Hydrogen is the normal operating gas: other gases ( and He) have been used, but the current drive is found to be less effective than in , with lower toroidal current maintained in the annulus.
我々はSPHEXスフェロマク装置の設計と動作を説明し、その挙動の概要を提示する。プラズマは磁化されたマーシャルガンからの放出によって形成され、ガンが励起されている限り持続できる。プラズマは、閉じたトロイダル磁束からなる環状部と、中心柱を形成する開いた磁束と結合した部分に分けられる。柱電流は中央のガン電極によって直接駆動され、環状部のトロイダル電流は、柱のコヒーレントなn=1振動に関連する機構によって間接的に駆動される。この配置は、最小磁気エネルギーの状態への緩和過程の動作を例示しており、それは観測されたものと類似した磁気配置をもたらす。これらの配置を維持するには、トロイダル電流駆動の何らかの機構が必要である。これに伴い、ポロイダル磁束の増幅があり、それは典型的にはガンによって生成される磁束の約5倍の大きさである。この因子の（一次近似での）一定性は、スフェロマクの挙動において支配的な役割を果たす。標準的な動作条件では、ソレノイド磁束によって設定される、柱が運ぶ電流に対する「ハード」な限界が存在する。外部回路によって駆動される電流がこれを超えると、明らかにガンから出てこない。柱電流が、典型的なガン電流60 kAの場合のガン電圧までのエネルギーを持つ加速イオンによって大部分（>50%）運ばれるという証拠が提示される。これらのイオンは磁化が弱く、磁場を横切って壁に逃げることができ、これは観測された電流の「損失」の可能性のある機構である。水素が通常の動作ガスである。他のガス（ とHe）も使用されているが、電流駆動は の場合よりも効果が低く、環状部で維持されるトロイダル電流が低いことが見出されている。