This paper discusses the time evolution of a slow Reversed-Field Pinch during the sustainment phase, starting from an initial low-β configuration at the end of the setting-up phase which corresponds approximately to a Taylor Reversed-Field Bessel-function state. Calculations are made with a one-dimensional MHD (1DMHD) equilibrium and diffusion code. Because of local overheating and consequent rise of plasma pressure the central region of low shear becomes Suydam-unstable, and it is assumed that this results in local MHD turbulence, so flattening out the central density and temperature profiles and leading to a quasi-steady state which gradually evolves in time. The pinch then consists of two main zones, a central Suydam-unstable core I and an outer MHD-stable layer II which is responsible for confinement. An external zone III may exist near the wall but is not studied here. The configuration time τc depends on the time for which the trapped positive Bz flux ψ+ can persist against resistive diffusion. This in turn depends on the electron temperature in zone II and hence on the anomalous electron thermal conductivity that is assumed in the model. Some information can be obtained by normalizing the phenomenological transport coefficients used in the code to the measurements made on ZETA but this does not provide a very sensitive check. Further information can be obtained from empirical tokamak scaling laws. Then the performance of the proposed device RFX is predicted. A significant difference between ZETA and RFX is that in ZETA it was the disappearance of the negative flux ψ− that terminated the quiescent period, while in RFX it is the positive flux ψ+ that controls the configuration time. This leads to a substantial improvement in predicted performance.
本論文は、反転磁場ピンチのゆっくりとした時間発展を、セットアップ段階の終わりにおける低ベータ配位から始めて考察する。この初期配位は、テイラーの反転磁場ベッセル関数状態にほぼ対応する。計算は、1次元MHD（1DMHD）平衡・拡散コードを用いて行われる。局所的な過熱とそれに伴う圧力上昇により、中心領域の低シア領域がスイダム不安定になると仮定され、その結果、局所的なMHD乱流が発生して、中心の密度分布と温度分布が平坦化され、時間とともに徐々に発展する準定常状態に至るとする。このピンチはその後、主に2つの領域から構成される：スイダム不安定な中心コア領域Iと、閉じ込めを担う外側のMHD安定領域IIである。壁近傍には外部領域IIIが存在する可能性があるが、本研究では考察しない。この配位の時間スケールτcは、捕捉された正の磁束ψ+が抵抗拡散に対して持続する時間に依存する。この時間は、領域IIの電子温度に依存し、したがってモデルで仮定される異常電子熱伝導率に依存する。コードで使用される現象論的輸送係数をZETA装置での測定値に対して規格化することにより、ある程度の情報が得られるが、これは非常に感度の高い検証手段とはならない。さらに詳細な情報は、経験的なトカマク相似則から得ることができる。そして、提案装置RFXの性能が予測される。ZETAとRFXの重要な違いは、ZETAでは負の磁束ψ−の消滅が準定常期間を終了させたのに対し、RFXでは正の磁束ψ+が配位の持続時間を制御することである。この違いにより、予測性能の大幅な向上がもたらされる。