Saddle coils (SCs) are proposed as coils with a stabilizing effect of a vertical plasma position. This effect comes from an average magnetic field along a magnetic field line. Magnetic field line tracing was performed to investigate the structure and the quantitative values of the averaged magnetic field generated by SCs and toroidal magnetic field coils (TFCs). Experiments to stabilize the vertical position of the plasma were also carried out in a small tokamak device, PHiX. It was experimentally demonstrated that the averaged magnetic field generated with SCs and TFCs could stabilize the vertically unstable plasmas. In addition, three-dimensional equilibrium calculation using VMEC suggested that the plasmas were vertically elongated on the toroidal average when the vertical positions were stabilized by SCs. From the above results, it was shown that the non-axisymmetric magnetic fields generated by SCs could realize the plasmas with stable vertical position and an elongated cross-section.
サドルコイル(SCs)は、プラズマの垂直位置の安定化効果を持つコイルとして提案されている。この効果は、磁力線に沿った平均磁場に由来する。SCsとトロイダル磁場コイル(TFCs)によって生成される平均磁場の構造と定量的値を調べるために、磁力線追跡が行われた。プラズマの垂直位置を安定化する実験も、小型トカマク装置PHiXで行われた。SCsとTFCsで生成された平均磁場が、垂直方向に不安定なプラズマを安定化できることが実験的に実証された。さらに、VMECを用いた三次元平衡計算は、SCsによって垂直位置が安定化されたとき、プラズマがトロイダル平均で垂直方向に伸長していることを示唆した。以上の結果から、SCsによって生成される非軸対称磁場が、安定な垂直位置と伸長した断面を持つプラズマを実現できることが示された。