AbstractStrong-field tokamaks with high plasma current are attractive in raising the plasma performance of devices with small sizes. However, the coil-support structures become more demanding in order to withstand the stronger electromagnetic forces. In this paper, a new concept of a high field tokamak reactor is proposed. High magnetic field is generated using the force-balanced coil (FBC) system, that can reduce the huge electromagnetic force of coils by balancing the poloidal and toroidal magnetic field strengths. The poloidal-toroidal hybrid coil is wound in a multi-helical structure with varying pitch angle windings. A small size superconductor torus with the FBC system has thus been constructed to demonstrate proof of principle. A special operation scenario, owing to FBCs helical tokamak, is also demonstrated by realisation of the tokamak plasma. Future plans are reported.
強磁場トカマクは、高プラズマ電流により、小型装置におけるプラズマ性能の向上において魅力的である。しかしながら、より強い電磁力に耐えるために、コイル支持構造への要求がより厳しくなる。本論文では、高磁場トカマク炉の新しい概念を提案する。高磁場は、ポロイダル磁場とトロイダル磁場の強度のバランスをとることにより、コイルに生じる巨大な電磁力を低減できる力平衡コイル（FBC）システムを用いて生成される。ポロイダル・トロイダル複合コイルは、巻き角を変化させた多重螺旋構造で巻かれる。FBCシステムを備えた小型超伝導トーラスが、原理実証のために製作された。FBCの螺旋形状により、特殊な運転シナリオがトカマクプラズマの実現によって実証された。今後の計画についても報告する。