Fast ions are well confined in the stochastic magnetic field of the multiple-helicity (MH) reversed-field pinch (RFP), with fast ion confinement times routinely a factor of 5 to 10 higher than thermal confinement time. Recent experiments have examined the behavior and confinement of beam-born fast ions in the three-dimensional (3D) helical RFP state. In lower current discharges, where the onset of the helical state is uncertain, high power neutral beam injection (NBI) tends to suppress the transition to the single helicity mode. In high current discharges (Ip ∼ 0.5 MA), where the onset of n = 5 single helicity is quite robust, a short blip of NBI is used to probe the confinement of fast ions with minimal perturbation to the 3D equilibrium. The fast ion confinement time is measured to be substantially lower than fast ions in comparable MH RFP states, and there is a strong dependence on the strength of the helical perturbation. The established helical equilibrium is stationary in the laboratory frame but the locking occurs over the entire range of possible phase with respect to the Madison Symmetric Torus vessel. This effectively scans both the location of the NBI with respect to the helical structure and the pitch of the NBI-born fast ions. Fast ion confinement is observed to be insensitive to this angle, and in fact counter-NB injection into quasi-single helicity discharges shows fast ion confinement times similar to co-injection cases, in contrast to the MH RFP, where counter-injected fast ion confinement time is substantially lower.
高速イオンは、多重ヘリシティ（MH）反転磁場ピンチ（RFP）の確率磁場中で良好に閉じ込められており、高速イオン閉じ込め時間は通常、熱閉じ込め時間の5〜10倍である。最近の実験では、三次元（3D）ヘリカルRFP状態におけるビーム生成高速イオンの挙動と閉じ込めが調べられている。より低い電流の放電では、ヘリカル状態の発生が不確実であり、高パワーの中性粒子ビーム入射（NBI）は単一ヘリシティモードへの遷移を抑制する傾向がある。高い電流の放電（Ip〜0.5 MA）では、n = 5の単一ヘリシティの発生がかなり確実であり、短時間のNBIパルスを用いて、3D平衡への摂動を最小限に抑えつつ高速イオンの閉じ込めを調べる。高速イオン閉じ込め時間は、同等のMH RFP状態における高速イオンよりも大幅に短いことが測定され、ヘリカル摂動の強さに強く依存することが示されている。確立されたヘリカル平衡は実験室系で静止しているが、ロッキングはマディソン対称トーラス（MST）装置に対して可能な位相の全範囲にわたって発生する。これにより、ヘリカル構造に対するNBIの位置と、NBI生成高速イオンのピッチ角の両方を実質的に走査できる。高速イオン閉じ込めはこの角度に鈍感であることが観測され、実際、準単一ヘリシティ放電への対向入射NBIは、同方向入射の場合と同様の高速イオン閉じ込め時間を示す。これは、対向入射の高速イオン閉じ込め時間が大幅に短いMH RFPとは対照的である。