Two-dimensional, collision free, z-independent equilibria of a high- beta plasma in an external magnetic field are studied, using distributions of the form f(H,pz). The charge-neutral approximation then makes the macroscopic moments and the electrostatic potential functions of the magnetic vector potential A only, whereby these quantities assume constant values along the magnetic field lines, and the treatment becomes essentially one-dimensional with the use of flux coordinates. MHD-like equations of simple form for both particle species are obtained, including both an ambipolar electric field, arbitrarily large gyro excursions and lines with zero magnetic field component in the (r, theta ) plane. These equations provide useful interrelations between the macroscopic quantities that may be of value for interpretation of experimental results. A parametrized subclass of distributions gives a flexible tool for constructing solutions corresponding to given macroscopic profiles, and an expression for the smallest obtainable pinch radius is derived. An alternative to free-boundary methods for computing the magnetic field is presented. Intended applications concern linear and large aspect ratio toroidal systems of z pinch and multipole type.
二次元、衝突のない、z独立な平衡状態を、f(H, p_z)の形の分布関数を用いて、外部磁場中の高ベータプラズマについて研究する。電荷中性近似により、巨視的モーメントと静電ポテンシャルは磁気ベクトルポテンシャルAのみの関数となり、これによりこれらの量は磁力線に沿って一定値をとり、フラックス座標を用いることで本質的に一次元の問題となる。両粒子種に対するMHD的な方程式が簡単な形で得られ、そこには双極性電場、任意に大きなジャイロ半径の効果、および(r, θ)平面における磁場のゼロ成分が含まれる。これらの方程式は、実験結果の解釈に有用な巨視的量の間の相互関係を与える。分布関数のパラメータ化された部分クラスは、与えられた巨視的プロファイルに対応する解を構築するための柔軟なツールを提供し、最小達成可能なピンチ半径の式が導出される。磁場を計算するための自由境界法に代わる方法が提示される。想定される応用は、線形かつ大アスペクト比のトーラス系におけるzピンチおよびマルチポール型の配位に関するものである。