Experiments are reported on helical plasma equilibrium and stability in the Scyllac toroidal θ-pinch sectors (120°) which have major radii of 2.375 and 4.0 m with coil arc lengths of 5.0 and 8.4 m, respectively. In these experiments the outward toroidal drift force was compensated by a combination of ℓ = 1 helical and ℓ = 0 bumpy fields which are generated by shaping the inner surface of the compression coil or by driven ℓ = 1 windings. Time-resolved measurements were made of the gross plasma-column motion, the plasma radius, the magnetic flux excluded by the plasma, the external magnetic field, the plasma density, the electron and ion temperatures, and the plasma β at axial locations of minimum and maximum plasma radius. These data are used to study the approach to the theoretically predicted toroidal equilibrium (including axial pressure equilibrium). The plasma column remained in stable equilibrium for 7 – 10 μs in the 8-m sector compared with 4 – 7 μs in the 5-m experiment, at which times the onset of a terminating m = 1, k ≈ 0 sideways motion occurred. The results show that the plasma achieved axial pressure equilibrium (nkT = const) in 4 – 6 μs, while maintaining equilibrium in the toroidal plane for 10 μs or longer. The measurements of the plasma radius, β and magnetic field in the various experiments have confirmed in detail the stable toroidal equilibrium observed in the streak photographs during the first 4-10 μs of the discharge. The observed toroidal equilibria of the high-β, θ-pinch plasma are in quantitative agreement with MHD sharp-boundary theory and confirm the theoretical scaling of the equilibrium field between the 5-m and the 8-m sector experiments.
Scyllacトロイダルθピンチ・セクター（120°）におけるヘリカル・プラズマ平衡と安定性に関する実験について報告する。これらのセクターは主半径がそれぞれ2.375mおよび4.0mであり、コイル弧長はそれぞれ5.0mおよび8.4mである。これらの実験において、外向きトロイダルドリフトは、圧縮コイルの内表面を成形することによって生成されるℓ＝1ヘリカル場とℓ＝0バンピー場の組み合わせによって補償された。プラズマ柱の巨視的運動、プラズマ半径、プラズマによる排除磁束、外部磁場、プラズマ密度、電子温度およびイオン温度、ならびに軸方向位置における最小および最大プラズマ半径でのプラズマβの時間分解測定を行った。これらのデータを用いて、理論的に予測されるトロイダル平衡（軸方向圧力平衡を含む）への接近を調べた。プラズマ柱は、8mセクターでは7〜10μsの間、5m実験では4〜7μsの間、安定平衡を維持し、その時点で終端を伴うm＝1、k≈0の横方向運動が開始した。結果は、プラズマが4〜6μsで軸方向圧力平衡（nkT＝一定）に達し、一方でトロイダル方向の平衡を10μs以上維持することを示している。プラズマ半径、βおよび磁場の測定は、放電の最初の4〜10μs間にストリーク写真で観察された安定なトロイダル平衡を詳細に確認した。高βθピンチプラズマの観察されたトロイダル平衡は、MHDシャープバウンダリー理論と定量的に一致し、5mセクターと8mセクターの実験間における平衡磁場の理論的スケーリングを確認するものである。