Magnetohydrodynamic (MHD) phenomena occurring in the ultra-low safety factor (ULq) configuration are investigated by means of 3D nonlinear MHD simulations. The ULq configuration, a screw pinch characterized by the edge safety factor qedge in the interval 0 < qedge < 1, is the intermediate state between the tokamak and the reversed field pinch. This numerical study, based on the simple frame of the visco-resistive pressureless MHD model, shows that ULq plasmas have the natural tendency to select discrete qedge values which are about the major rational numbers, suggesting plasma self-organization. Similar behaviour is observed in experimental ULq discharges, like those recently obtained exploiting the flexibility of the RFX-mod device. The transition of qedge from a major rational number to the next one occurs together with the development of a kink deformation of the plasma column, whose stabilization yields a nearly axisymmetric state with a rather flat q profile. Numerical simulations also show that it is possible to sustain either of the two conditions, namely, the saturated kink helical configuration and the axisymmetric one, by forcing qedge at a suitable value. Finally, the effects of this MHD phenomenology on the confinement properties of ULq plasmas are discussed.
磁気流体力学（MHD）現象を、超低安全係数（ULq）配位において3次元MHD数値シミュレーションを用いて調べた。ULq配位は、エッジ安全係数q_edgeが0 < q_edge < 1の区間にあるスクリューピンチであり、トカマクと逆転磁場ピンチの中間状態である。粘性抵抗性・無圧力MHDモデルという単純な枠組みに基づくこの数値シミュレーションは、ULqプラズマが主要有理数付近の離散的なq_edge値を自然に選択する傾向を持つことを示し、プラズマの自己組織化を示唆している。同様の挙動は、RFX-mod装置の柔軟性を活用して最近得られた実験的なULq放電においても観測されている。q_edgeがある主要有理数から次の主要有理数への遷移は、プラズマ柱のキンク変形の成長を伴って発生し、その変形の安定化により、ほぼ軸対称でqプロファイルが平坦な状態が得られる。数値シミュレーションはまた、q_edgeを適切な値に強制することにより、飽和したキンク螺旋配位と軸対称配位のいずれの状態も維持可能であることを示している。最後に、このMHD現象がULqプラズマの閉じ込め特性に及ぼす影響について考察する。