Low-aspect-ratio reversed field pinch (RFP) plasmas are expected to produce equilibria in which the resonant surfaces for tearing modes are well separated compared with high-aspect-ratio RFP plasmas. The profile of the safety factor, q, determines the mode separation of the resonant surfaces. The q profiles, the ratio of plasma pressure to magnetic energy, β, and the parallel current density to the magnetic field lines, μ, are studied with the varying aspect ratio, A. A new Mercier stable RFP plasma is proposed by introducing a finite surface toroidal current density at the plasma edge. The aim of this study is to investigate the effect of a finite surface toroidal current with a low-aspect-ratio (low A) on the profiles of q, μ, β and the ratio of plasma pressure to poloidal magnetic energy, βp. The investigation is performed using an equilibrium model with a finite pressure, in which unknown functions in the Grad–Shafranov (GS) equation are specified. Specified functions are composed of some numerical parameters that allow systematic variation of equilibria. The GS equation is solved in the toroidal coordinate for various A values, where the β limit of Mercier stable equilibria is determined. First we confirmed that q at the centre, q0, increases as A decreases. The result shows that the profiles of q, β and βp, strongly depend on A. The β and βp obtained decrease with decreasing A. In particular, the decrease in β differs from the case of a tokamak. The decrease in β is recovered, in spite of a low A, by setting the toroidal current to be finite at the plasma edge as a boundary condition.
低アスペクト比の逆転磁場ピンチ（RFP）プラズマは、高アスペクト比のRFPプラズマと比較して、テアリングモードの共鳴面が十分に分離された平衡状態を生成すると期待されている。安全係数qの分布が共鳴面のモード分離を決定する。q分布、プラズマ圧力と磁気エネルギーの比β、および磁力線に平行な電流密度と磁場の比μを、アスペクト比Aを変化させて調べた。プラズマ端における有限な表面トロイダル電流密度を導入することにより、新たなMercier安定なRFPプラズマを提案する。本研究の目的は、低アスペクト比（低A）における有限な表面トロイダル電流が、q、μ、β、およびポロイダル磁気エネルギーに対するプラズマ圧力の比βpの分布に及ぼす影響を調べることである。この調査は、Grad–Shafranov（GS）方程式における未知関数を指定した有限圧力平衡モデルを用いて実施される。指定された関数は、平衡の系統的変化を可能にするいくつかの数値パラメータで構成される。GS方程式は様々なAの値に対してトロイダル座標で解かれ、Mercier安定平衡のβ限界が決定される。まず、Aが減少するにつれて中心部のq0が増加することを確認した。結果は、q、β、およびβpの分布がAに強く依存することを示している。得られたβおよびβpはAの減少とともに低下する。特に、βの低下はトカマクの場合とは異なる。低Aであっても、プラズマ端の境界条件としてトロイダル電流を有限に設定することにより、βの低下は回復される。