Results of self-organization of the magnetic field and associating plasma loss are reviewed in the reversed field pinch (RFP) experiments on TPE machines. It is shown that the RFP plasma has a strong tendency to relax to a certain magnetic configuration similar to the energy minimum state predicted by Taylor. Thus the RFP configuration is self-organized and self-sustained with appropriate control of experimental conditions. Interestingly, however, it is observed in some cases that the relaxation can take place without the conservation of total magnetic helicity. The mechanisms of the self-organization and associated loss are discussed in some detail. In the low pinch parameter region (< 1.6), the self-organization is continuous and the main loss mechanism seems to be the electron motion along the stochastic magnetic field line caused by the overlapping of multiple modes of the magnetic fluctuations being excited simultaneously. In the high pinch parameter region, self-organization is characterized by the pulse-like relaxation (intermittent in many cases), which seems to destroy the magnetic surface in a certain position of the torus and causes rapid loss of plasma energy. Attempts to improve RFP confinement by controlling the relaxation are described. One example is the improved high-theta mode in TPE-1RM20 and another is the pulsed poloidal current drive in MST.
TPE装置における逆転磁場ピンチ(RFP)実験での磁場の自己組織化とそれに伴うプラズマ損失の結果を概説する。RFPプラズマは、Taylorによって予測されたエネルギー最小状態に類似した特定の磁場配位へ緩和する強い傾向を持つことが示されている。したがって、RFP配位は、実験条件を適切に制御することで自己組織化し、自己維持される。しかしながら、興味深いことに、いくつかの場合において、全磁気ヘリシティの保存を伴わずに緩和が起こり得ることが観察されている。自己組織化とそれに伴う損失のメカニズムについて、いくつかの詳細を議論する。低ピンチパラメータ領域(< 1.6)では、自己組織化は連続的であり、主な損失メカニズムは、同時に励起される複数の磁気揺動モードの重なりによって引き起こされる確率的磁力線に沿った電子の運動であると思われる。高ピンチパラメータ領域では、自己組織化はパルス状の緩和(多くの場合間欠的)によって特徴づけられ、これはトーラスの特定の位置における磁気面を破壊し、プラズマエネルギーの急速な損失を引き起こすと思われる。緩和を制御することによるRFP閉じ込めの改善の試みについて述べる。その一つはTPE-1RM20における改善された高シータモードであり、もう一つはMSTにおけるパルス状ポロイダル電流駆動である。