A 0D circuit model for predicting in Local Helicity Injection (LHI) discharges is developed. Analytic formulas for estimating the surface flux of finite- plasmas developed by Hirshman and Neilson (1986 Phys. Fluids29 790) are modified and expanded to treat highly shaped, ultralow- tokamak geometry using a database of representative equilibria. Model predictions are compared to sample LHI discharges in the Pegasus spherical tokamak, and are found to agree within 15% of experimental . High performance LHI discharges are found to follow the Taylor relaxation current limit for approximately the first half of the current ramp, or 75 kA. The second half of the current ramp follows a limit imposed by power-balance as plasmas expand from high-A to ultralow-A. This shape evolution generates a significant drop in external plasma inductance, effectively using the plasma's initially high inductance to drive the current ramp and provide >70% of the current drive V-s. Projections using this model indicate the relative influences of higher helicity input rate and injector current on the attainable total plasma current.
局所ヘリシティ入射（LHI）放電における予測のための0次元回路モデルを開発した。有限βプラズマの表面フラックスを推定するための解析式（Hirshman and Neilson 1986 Phys. Fluids 29 790）を修正・拡張し、代表的な平衡データベースを用いて高度に非円形で超低アスペクト比のトカマク形状を扱えるようにした。モデル予測をPegasus球状トカマクにおけるLHI放電のサンプルと比較したところ、実験値の15%以内で一致することが確認された。高性能LHI放電は、電流立ち上げの最初の約半分（約75 kA）においてTaylor緩和電流限界に従うことが見出された。電流立ち上げの後半は、プラズマが高アスペクト比から超低アスペクト比へと膨張する際に、パワーバランスによって課される限界に従う。この形状進化により外部プラズマインダクタンスが有意に低下し、プラズマの初期インダクタンスを効果的に利用して電流立ち上げを駆動し、電流駆動V-sの70%超を供給する。このモデルを用いた予測は、達成可能な総プラズマ電流に対するより高いヘリシティ入射率と入射器電流の相対的な影響を示している。