The ideal magnetohydrodynamic (MHD) stability limits of low aspect ratio tokamak plasmas are computed numerically for plasmas with a range of cylindrical safety factors q*, normalized plasma pressures beta , elongations kappa and central safety factors q(0). Four distinct regimes are optimized, namely: (a) low-q* plasmas with q(0)=1.1 with and without a stabilizing wall, (b) low-q* plasmas with no wall and 1.1<q(0)<2, (c) high- beta , high bootstrap fraction plasmas at moderate kappa requiring a wall and edge current drive and (d) high- beta , very high bootstrap fraction plasmas with moderate to high kappa requiring a stabilizing wall but little external current drive. A stable equilibrium is found at an aspect ratio of A=1.4 and an elongation of kappa =3.0, with 99.3% of the current provided by the plasma pressure and beta =45%. Special attention is paid to the issues of numerical convergence and the proper definition of bootstrap current fraction
低アスペクト比トカマクプラズマの理想磁気流体力学(MHD)安定性限界を、円筒安全係数q*、規格化プラズマ圧力beta、伸長度kappa、中心安全係数q(0)の範囲にわたるプラズマに対して数値的に計算した。4つの異なる領域が最適化された。すなわち、(a) 安定化壁の有無にかかわらずq(0)=1.1の低q*プラズマ、(b) 壁がなく1.1<q(0)<2の低q*プラズマ、(c) 中程度のkappaで壁と周辺電流駆動を必要とする高beta・高ブートストラップ割合プラズマ、(d) 中程度から高いkappaで安定化壁を必要とするが外部電流駆動はほとんど必要としない高beta・非常に高いブートストラップ割合プラズマである。アスペクト比A=1.4、伸長度kappa=3.0において、プラズマ圧力によって電流の99.3%が供給され、beta=45%の安定な平衡が見つかった。数値収束性とブートストラップ電流割合の適切な定義の問題に特に注意が払われている。