The status of controlled nuclear fusion research is reviewed for two major compact toroidal confinement concepts: the field reversed configuration (FRC) and the spheromak. The FRC is an inherently high beta concept offering the advantages of a cylindrical geometry, a natural divertor and the possibility of axial movement of the confined plasma during the formation/burn cycle. The essential techniques of FRC formation, translation and magnetic compression heating have been successfully demonstrated, and gross instabilities driven by plasma rotation have been controlled. Emphasis of present FRC research is on formation symmetry, and on the effects of reducing the large gyroradii of the ions on stability and confinement. The spheromak, like the reversed field pinch, embodies a nearly force-free equilibrium whose evolution is governed significantly by the principle that magnetic helicity is conserved during relaxation processes that minimize magnetic energy. Recent spheromak research has shown how improved edge conditions can enhance global confinement by reducing relaxation and turbulence. Attention to this issue has led to major gains in spheromak energy confinement and plasma beta, and to the discovery of new pressure driven effects.
核融合制御研究の現状について、2つの主要なコンパクトトロイダル閉じ込め概念、すなわち磁場反転配位(FRC)とスフェロマックに関して概説する。FRCは本質的に高ベータ概念であり、円筒形状、自然ダイバータ、および閉じ込め・生成サイクル中のプラズマの軸方向移動の可能性という利点を提供する。FRCの生成、並進、および磁気圧縮加熱の基本的な手法は首尾よく実証されており、プラズマ回転によって駆動される大規模不安定性は抑制されている。現在のFRC研究の重点は、生成の対称性と、イオンの大きなジャイロ半径の低減が安定性に及ぼす影響に置かれている。スフェロマックは、反転磁場ピンチと同様に、ほぼ力のない平衡を体現しており、その時間発展は、磁気エネルギーを最小化する緩和過程において磁気ヘリシティが保存されるという原理によって主に支配される。最近のスフェロマック研究は、改善された周辺条件が緩和と乱流を低減することにより、どのように全体閉じ込めを向上させ得るかを示している。この問題への注目は、スフェロマックのエネルギー閉じ込めとプラズマベータの大幅な向上をもたらし、圧力駆動型の新たな効果の発見につながった。