Kinked saturated m = 1 helical structures are frequently observed in tokamak hybrid plasmas and in reversed field pinches (RFP). These modes occur when an extremum in the safety factor is close to, but necessarily resonant with, a low order rational (typically qmin ≈ 1/1 in tokamaks, and qmax ≈ 1/7 in RFPs). If the exact resonance can be avoided, the essential character of these modes can be modelled assuming ideal nested magnetic flux surfaces. The methods used to characterize these structures include linear and nonlinear ideal magnetohydrodynamic stability calculations, which evaluate the departure from an axisymmetric plasma state, or equilibrium calculations using a 3D equilibrium code. The extent to which these approaches agree in tokamaks and reverse field pinches is investigated, and compared favourably for the first time with an analytic nonlinear treatment that is valid for arbitrary toroidal mode number.
トカマクハイブリッドプラズマおよび反転磁場ピンチ(RFP)において、キンク状の飽和したm=1ヘリカル構造が頻繁に観測される。これらのモードは、安全係数の極値が低次の有理数(典型的にはトカマクではqmin≈1/1、RFPではqmax≈1/7)に近いが、必ずしも共鳴しない場合に発生する。正確な共鳴を回避できる場合、これらのモードの本質的な特性は、理想的な入れ子状の磁気面を仮定してモデル化することができる。これらの構造を特徴付けるために用いられる方法には、軸対称プラズマ状態からのずれを評価する線形および非線形理想磁気流体力学安定性計算、または3次元平衡コードを用いた平衡計算が含まれる。これらのアプローチがトカマクと反転磁場ピンチにおいてどの程度一致するかを調査し、任意のトロイダルモード数に対して有効な解析的非線形処理と初めて好意的に比較した。