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Single helicity: a new paradigm for the reversed field pinch

D F Escande, S Cappello, F DAngelo, P Martin, S Ortolani, R Paccagnella2000年Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

The reversed field pinch (RFP) is a configuration for magnetic confinementakin to the tokamak, but its toroidal field has an amplitude comparable to thepoloidal one, and reverses in the outer region. Recent progress in experimentsand theory open a path beyond the standard paradigm that a bath of magneticturbulence is intrinsic to the RFP. In RFX, the largest present RFPexperiment, the existence of plasma states with a hot helical core has beenproven by soft x-ray tomography. Such states have been seen transiently inseveral RFPs, but also permanently in discharges in RFX. This last fact makesthese states germane to the stationary single-helicity (SH) states displayedby three-dimensional visco-resistive MHD simulations. These simulations alsodisplay multiple-helicity (MH) states whose features, in particular magneticchaos, are analogous to the traditional turbulent state of RFP plasmas. Thenumerical MH states bifurcate to SH ones when the product(viscosity×resistivity) is increased. The SH states correspond to anintegrable magnetic field with good flux surfaces, a feature favourable togood confinement. SH states are not Taylor states, but they may be viewed asthe nonlinear state of a resistive kink mode stabilized by the toroidal fieldreversal.

日本語訳

逆転磁場ピンチ(RFP)は、トカマクに類似した磁気閉じ込めの配位であるが、そのトロイダル磁場はポロイダル磁場と同程度の大きさを持ち、外側領域で反転する。近年の実験と理論の進展により、磁気乱流がRFPに固有であるという標準的なパラダイムを超える道が開かれた。現在最大のRFP実験装置であるRFXでは、軟X線トモグラフィーによって高温ヘリカルコアを持つプラズマ状態の存在が証明された。このような状態はいくつかのRFPで過渡的に観測されているが、RFXの放電では定常的にも観測される。この最後の事実は、これらの状態が、三次元粘性抵抗性MHDシミュレーションによって示される定常単一ヘリシティ(SH)状態に関連することを示している。これらのシミュレーションはまた、多重ヘリシティ(MH)状態も示しており、その特徴、特に磁気カオスは、RFPプラズマの伝統的な乱流状態に類似している。数値的なMH状態は、(粘性×抵抗)が増加するとSH状態に分岐する。SH状態は可積分磁場に対応し、良好な磁気面を持つため、閉じ込めに有利である。SH状態はテイラー状態ではないが、トロイダル磁場反転によって安定化された抵抗性キンクモードの非線形状態と見なすことができる。

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Reversed field pinch
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