In the tokamak and reversed-field pinch (RFP), inductively driven toroidal plasma current provides the confining poloidal magnetic field and ohmic heating power, but the magnitude and/or duration of this current is limited by the available flux swing in the poloidal field transformer. A portion of this flux is consumed during startup as the current is initiated and ramped to its final target value, and considerable effort has been devoted to understanding startup and minimizing the amount of flux consumed. Flux consumption can be reduced during startup in the RFP by increasing the toroidal magnetic field, Bti, applied to initiate the discharge, but the underlying physics is not yet entirely understood. Toward increasing this understanding, we have for the first time in the RFP employed advanced, non-invasive diagnostics on the Madison Symmetric Torus to measure the evolution of current, magnetic field, and kinetic profiles during startup. Flux consumption during startup is dominantly inductive, but we find that the inductive flux consumption drops as Bti increases. The resistive consumption of flux, while relatively small, apparently increases with Bti due to a smaller electron temperature. However, the ion temperature increases with Bti, exceeding the electron temperature and thus reflecting non-collisional heating. Magnetic fluctuations also increase with Bti, corresponding primarily to low-n modes that emerge sequentially as the safety factor profile evolves from tokamak-like to that of the RFP.
トカマクおよび反転磁場配位（RFP）において、誘導駆動されるトロイダルプラズマ電流は閉じ込め用ポロイダル磁場とオーミック加熱電力を提供するが、この電流の大きさおよび／または持続時間は、ポロイダル磁場変圧器における利用可能な磁束掃引によって制限される。この磁束の一部は、電流が立ち上げられ最終目標値まで上昇する際のスタートアップ中に消費され、スタートアップの理解と消費磁束の低減にかなりの努力が払われてきた。RFPにおけるスタートアップ中の磁束消費は、放電開始時に印加されるトロイダル磁場Btiを増加させることで低減できるが、その基礎となる物理は完全には理解されていない。この理解を深めるために、我々はマディソン・シンメトリック・トーラスにおいて、スタートアップ中の電流、磁場、運動論的プロファイルの時間発展を測定する先進的な非侵襲診断法を初めて採用した。スタートアップ中の磁束消費は主に誘導的であるが、誘導磁束消費はBtiの増加に伴って減少することがわかった。一方、抵抗性磁束消費は比較的小さいものの、電子温度の低下によりBtiの増加に伴って増加するようである。しかし、イオン温度はBtiとともに上昇し、電子温度を超えることから、非衝突加熱の存在が示唆される。また、磁気揺動もBtiとともに増加し、これは安全係数プロファイルがトカマク様からRFP様へと進化するにつれて順次現れる主に低次のモードに対応している。