Dynamic modelling of the inductive plasma start-up utilizing only the outer poloidal field (PF) coils without using an in-board Ohmic solenoid was performed for the National Spherical Torus eXperiment (NSTX) based on the static calculation result. A time-dependent calculation using the two-dimensional axisymmetric dynamic code and the plasma evolution code enabled us to find the appropriate waveform of the NSTX PF coils that satisfied various start-up conditions, such as the formation and sustainment of field null, a significant amount of magnetic flux for further plasma current ramp-up, sufficient size of the Et · Bt/B⊥ = 0.1 kV m−1 contour for successful breakdown, force balance condition, etc. Among many sets of solutions possibly satisfying the aforementioned conditions, the result introduced in this report also meets the requirement imposed by the power supply system. With the obtained current waveform of the PF coils, it is shown that the hexapole quality field null can be sustained for at least 6 ms with a reasonably large size. The available induction flux at the expected starting time of the breakdown period is as large as 0.15 Wb, with which the plasma current can ramp up to a few hundred kiloamperes, based on experience from the conventional in-board Ohmic solenoid start-up on NSTX. The size of the Et · Bt/B⊥ = 0.1 kV m−1 contour, in which successful breakdown occurred in the presence of strong pre-ionization on DIII-D, is as large as more than 30 cm, and sustains for several milliseconds. An analysis for the force balance and the field index shows that the plasma produced can be stable for radial as well as vertical perturbations during the initial start-up phase.
動的モデリングによる、内部オーミックソレノイドを用いずに外部ポロイダル磁場（PF）コイルのみを利用した誘導プラズマ立ち上げを、静的計算結果に基づいてNational Spherical Torus eXperiment（NSTX）に対して実施した。二次元軸対称動的コードとプラズマ進化コードを用いた時間依存計算により、磁場ヌル点の形成と維持、さらなるプラズマ電流立ち上げのための十分な磁束、破壊放電の成功に必要なEt・Bt/B⊥ = 0.1 kV m−1の等値面の十分な大きさ、力のバランス条件など、様々な立ち上げ条件を満たすNSTXのPFコイルの適切な電流波形を見出すことができた。前述の条件を満たす可能性のある多くの解の集合の中で、本報告で紹介する結果は電源システムによって課される要件も満たしている。得られたPFコイルの電流波形により、六極磁場品質のヌル点が合理的に大きなサイズで少なくとも6 ms間維持できることが示された。破壊放電期間の開始予定時刻における利用可能な誘導磁束は0.15 Wbにも達し、これにより従来のNSTXにおける内部オーミックソレノイド立ち上げの経験に基づけば、プラズマ電流は数百キロアンペアまで立ち上げることができる。DIII-Dにおける強い予備電離の存在下での破壊放電成功時に観測されたEt・Bt/B⊥ = 0.1 kV m−1の等値面の大きさは30 cm以上にも及び、数ミリ秒間持続する。力のバランスと磁場インデックスの解析により、生成されたプラズマは初期立ち上げ段階において動径方向および垂直方向の摂動に対して安定であり得ることが示された。