Quasi-axially symmetric tokamaks (QA tokamaks) are an extension of the conventional tokamak concept. In these devices the magnetic field strength is independent of the generalized toroidal magnetic co-ordinate even though the cross-sectional shape changes. An optimized plasma equilibrium belonging to the class of QA tokamaks has been proposed by Nührenberg. It features the small aspect ratio of a tokamak while allowing part of the rotational transform to be generated by the external field. In this article, two particular aspects of the viability of QA tokamaks are explored, namely the feasibility of modular coils and the possibility of maintaining quasi-axial symmetry in the free-boundary equilibria obtained with the coils found. A set of easily feasible modular coils for the configuration is presented. It was designed using the extended version of the NESCOIL code (Merkel, P., Nucl. Fusion 27 (1987) 867). Using this coil system, free-boundary calculations of the plasma equilibrium were carried out using the NEMEC code (Hirshman, S.P., Van Rij, W.I., Merkel, P., Comput. Phys. Commun. 43 (1986) 143). It is observed that the effects of finite β and net toroidal plasma current can be compensated for with good precision by applying a vertical magnetic field and by separately adjusting the currents of the modular coils. A set of fully three dimensional (3-D) auxiliary coils is proposed to exert control on the rotational transform in the plasma. Deterioration of the quasi-axial symmetry induced by the auxiliary coils can be avoided by adequate adjustment of the currents in the primary coils. Finally, the neoclassical transport properties of the configuration are examined. It is observed that optimization with respect to confinement of the alpha particles can be maintained at operation with finite toroidal current if the aforementioned corrective measures are used. In this case, the neoclassical behaviour is shown to be very similar to that of a conventional tokamak.
準軸対称トカマク（QAトカマク）は、従来のトカマク概念の拡張である。これらの装置では、断面形状が変化するにもかかわらず、磁場強度は一般化されたトロイダル磁気座標に依存しない。QAトカマクのクラスに属する最適化されたプラズマ平衡が、Nührenbergによって提案されている。これは、トカマクの小さなアスペクト比を特徴としながら、回転変換の一部を外部磁場によって生成することを可能にする。本稿では、QAトカマクの実現可能性に関する2つの特定の側面、すなわちモジュラーコイルの実現可能性と、見出されたコイルによって得られる自由境界平衡における準軸対称性の維持可能性について検討する。この配位に対して、容易に実現可能なモジュラーコイルのセットが提示される。これは、NESCOILコードの拡張版（Merkel, P., Nucl. Fusion 27 (1987) 867）を用いて設計された。このコイルシステムを用いて、NEMECコード（Hirshman, S.P., Van Rij, W.I., Merkel, P., Comput. Phys. Commun. 43 (1986) 143）により自由境界プラズマ平衡の計算が実行された。有限βおよび正味のトロイダルプラズマ電流の影響は、垂直磁場を印加し、モジュラーコイルの電流を個別に調整することにより、高い精度で補償できることが観察される。プラズマ中の回転変換を制御するために、完全三次元（3-D）の補助コイルのセットが提案される。補助コイルによって誘起される準軸対称性の劣化は、主コイルの電流を適切に調整することにより回避できる。最後に、この配位の新古典輸送特性が検討される。アルファ粒子の閉じ込めに関する最適化は、有限トロイダル電流での運転においても、前述の補正手段を用いることで維持できることが観察される。この場合、新古典的挙動は従来のトカマクのそれと非常に類似していることが示される。