This paper addresses a basic equilibrium/confinement question whether a field reversed configuration (FRC) with a balanced amount of magnetic and thermal energies is sustained solely by inductive magnetic flux (magnetic energy) injection of a centre solenoid coil. A new finding is that preferential injection of magnetic energy causes a significant increase in thermal energy of the FRC to maintain high-beta equilibrium. The FRC plasma is concluded to have the robustness needed to self-adjust the plasma heating power depending on the magnetic energy injection. In the flux ramped-up phase, i.e. in the phase where the applied inductive electric field did not penetrate into the core of the plasma, the J × B compression (pinch effect) was considered to be dominant for heating the FRC. On the other hand, after the applied inductive electric field penetrated into the core region the resistivity of the FRC increased up to 10–20 times larger than the classical spitzer resistivity. This anomalous heating was the most probable cause for sustainment of the high-beta FRC in this phase. A quasi-steady state of the high-beta (volume averaged beta ∼0.6–0.7) FRC for 0.15 ms (∼energy confinement time of conventional FRCs) was achieved by the use of the present low power centre solenoid current drive. This successful result leads us to the next stage steady sustainment experiment of an FRC by increased capacitor bank energy.
本論文は、磁気エネルギーと熱エネルギーが釣り合った量を持つ磁場反転配位（FRC）が、中心ソレノイドコイルによる誘導磁束（磁気エネルギー）入射のみによって維持されるかという、基本的な平衡/閉じ込めの問題を扱う。新たな知見として、磁気エネルギーの優先的な入射により、高ベータ平衡を維持するためにFRCの熱エネルギーが有意に増加することが見いだされた。FRCプラズマは、磁気エネルギー入射に応じてプラズマ加熱電力を自己調整するために必要なロバスト性を有すると結論づけられる。磁束ランプアップ位相、すなわち印加された誘導電場がプラズマのコアまで浸透していない位相では、J×B圧縮（ピンチ効果）がFRCの加熱に支配的であると考えられた。一方、印加された誘導電場がコア領域に浸透した後は、FRCの抵抗率は古典的スピッツァー抵抗率よりも10～20倍大きく増加した。この異常加熱が、この位相における高ベータFRCの維持の最も有力な原因であった。本低電力中心ソレノイド電流駆動を用いることにより、高ベータ（体積平均ベータ∼0.6–0.7）FRCの準定常状態が0.15 ms（∼従来のFRCのエネルギー閉じ込め時間）にわたって達成された。この成功結果は、増大したキャパシタバンクエネルギーによるFRCの次段階の定常維持実験へと導く。