The central solenoid is an intrinsic part of all present-day tokamaks and most spherical tokamaks. The spherical torus (ST) confinement concept is projected to operate at high toroidal beta and at a high fraction of the non-inductive bootstrap current as required for an efficient reactor system. The use of a conventional solenoid in a ST-based fusion nuclear facility is generally believed to not be a possibility. Solenoid-free plasma start-up is therefore an area of extensive worldwide research activity. Solenoid-free plasma start-up is also relevant to steady-state tokamak operation, as the central transformer coil of a conventional aspect ratio tokamak reactor would be located in a high radiation environment but would be needed only during the initial discharge initiation and current ramp-up phases. Solenoid-free operation also provides greater flexibility in the selection of the aspect ratio and simplifies the reactor design. Plasma start-up methods based on induction from external poloidal field coils, helicity injection and radio frequency current drive have all made substantial progress towards meeting this important need for the ST. Some of these systems will now undergo the final stages of test in a new generation of large STs, which are scheduled to begin operations during the next two years. This paper reviews research to date on methods for inducing the initial start-up current in STs without reliance on the conventional central solenoid.
中心ソレノイドは、現在のすべてのトカマクおよびほとんどの球状トカマクに不可欠な構成要素である。球状トーラス（ST）閉じ込め概念は、効率的な炉システムに要求されるように、高いトロイダルベータおよび高い割合の非誘導ブートストラップ電流で動作することが想定されている。STベースの核融合施設における従来型ソレノイドの使用は、一般に不可能であると考えられている。したがって、ソレノイドを用いないプラズマ立ち上げは、世界中で広範な研究活動が行われている分野である。ソレノイドを用いないプラズマ立ち上げは、定常運転トカマクにも関連する。なぜなら、従来型アスペクト比トカマク炉の中心変圧器コイルは、高放射線環境に配置されることになるが、初期放電開始および電流立ち上げ段階でのみ必要とされるからである。ソレノイドを用いない運転はまた、アスペクト比の選択においてより大きな柔軟性を提供し、炉設計を簡素化する。外部ポロイダル磁場コイルからの誘導、ヘリシティ入射、および高周波電流駆動に基づくプラズマ立ち上げ法は、STにとってのこの重要なニーズを満たすために、すべて実質的な進歩を遂げてきた。これらのシステムのいくつかは、今後2年間に運転開始が予定されている新型の大型STにおいて、最終段階の試験を受けることになる。本論文は、従来型の中心ソレノイドに依存しないSTにおける初期立ち上げ電流の誘導方法に関するこれまでの研究を概説するものである。