In the reversed-field pinch (RFP), tearing modes associated with the dynamo are responsible for reduced energy- and particle confinement. In this study, it is observed that by implementing current profile control (CPC) in the RFP, a dynamo-free state can be achieved. The effect of CPC in the RFP is examined by the use of numerical simulations, and scaling laws are presented for confinement parameters. The model is nonlinear MHD in 3D including finite resistivity and pressure. A linear regression analysis is performed on simulation data from a series of computer runs for a set of initial parameter values. Scaling laws are determined for radial magnetic field, energy confinement time, poloidal beta and temperature. Confinement is improved substantially as compared with the conventional RFP—the temperature reaches reactor relevant levels by ohmic heating alone. It is observed that the configuration spontaneously develops into a quasi single helicity state. The CPC scheme is designed to eliminate the fluctuating electric dynamo field Ef = −⟨v × B⟩, using feedback of an externally imposed electric field. The focus of this study is on obtaining principal theoretical optimization of confinement in the RFP by implementing CPC and to formulate scaling laws for confinement parameters, thus investigating the reactor viability of the concept.
反転磁場ピンチ（RFP）において、ダイナモに関連するテアリングモードは、エネルギー閉じ込めと粒子閉じ込めの低下の原因となっている。本研究では、RFPにおいて電流分布制御（CPC）を実施することにより、ダイナモのない状態を達成できることが観測された。RFPにおけるCPCの効果は、数値シミュレーションを用いて調べられ、閉じ込めパラメータに関するスケーリング則が提示された。このモデルは、有限抵抗率と圧力を含む3次元非線形MHDである。一連の初期パラメータ値に対する一連のシミュレーションデータを用いて、線形回帰分析が実施された。スケーリング則は、径方向磁場、エネルギー閉じ込め時間、ポロイダルベータ、および温度について決定された。従来のRFPと比較して、閉じ込めは大幅に改善される——温度は、オーミック加熱のみで炉心レベルに達する。この配位は、自発的に準単一ヘリシティ状態へと発展することが観測された。CPCスキームは、外部から印加された電場のフィードバックを用いて、変動するダイナモ電場 Ef = −⟨v × B⟩ を除去するように設計されている。本研究の焦点は、CPCを実装することによるRFPの閉じ込めの理論的最適化の主要な側面を得ること、および閉じ込めパラメータに関するスケーリング則を定式化することにあり、これによりこの概念の炉心での実現可能性を検討するものである。