This paper presents the most recent results in theoretical/numerical studies on the physics of the quasi-helical regime in reversed field pinch (RFP) configurations. Such regime systematically characterizes RFX-mod experiments at high currents (Ip > 1.2 MA), producing clear internal electron transport barriers. Several approaches, ranging from a macroscopic (MHD) to a microscopic (transport) description, have been used to tackle the related complex physics. From the macroscopic point of view, we derive analytically the electrostatic velocity field consistent with a generic helical ohmic equilibrium. We also provide the first MHD initial-value simulation results in toroidal geometry obtained with the PIXIE3D code. Concerning transport, the effect of magnetic chaos healing by mode separatrix expulsion, believed to favour the formation of transport barriers, is discussed. Results indicate that helical equilibria originated by non-resonant modes are more resilient to chaos formation. Finally, gyrofluid and gyrokinetic tools have been used towards a first assessment of the role of microturbulence in the RFP. Concerning the electrostatic branches, ion temperature gradient mode stability is robustly improved in RFP with respect to tokamaks, due to stronger Landau damping effects, and the marginality condition is estimated to be only spottily reached in present experimental regimes, unless the effects of impurities are considered. Impurities, which in RFX-mod accumulate in the edge, may also significantly impact the stability of the impurity-driven modes. On the electromagnetic side, microtearing turbulence is found to probably play a role at the transport barriers.
本論文は、反転磁場ピンチ（RFP）配位における準螺旋状態の物理に関する理論的・数値的研究の最新結果を提示する。このような状態は、高電流（Ip > 1.2 MA）でのRFX-mod実験を系統的に特徴づけるものであり、明確な内部輸送障壁を生成する。関連する複雑な物理に取り組むため、巨視的（MHD）記述から微視的（輸送）記述に至るまでの多様なアプローチが用いられている。巨視的観点からは、一般的な螺旋オーミック平衡と整合する静電場の速度場を解析的に導出する。また、PIXIE3Dコードを用いたトロイダル幾何学における初のMHD初期値シミュレーション結果も提示する。輸送に関しては、輸送障壁の形成を促進すると考えられるモードセパラトリックス排除による磁気カオスの治癒効果について考察する。結果は、非共鳴モードに由来する螺旋平衡がカオス形成に対してより高い耐性を示すことを示唆している。最後に、RFPにおける微視的乱流の初期的評価に向けて、ジャイロ流体およびジャイロ運動論的ツールを適用する。静電的分岐に関しては、イオン温度勾配モードの安定性が、より強いランダウ減衰効果によりトカマクと比較してRFPで顕著に向上することが示され、臨界条件は現在の実験条件では散発的にのみ達成されると推定される。ただし、RFX-modの周辺部に蓄積する不純物は、不純物駆動モードの安定性に有意な影響を及ぼす可能性がある。電磁的側面では、微視的テアリング乱流が輸送障壁において重要な役割を果たす可能性が示唆される。