The relaxation process in the reversed field pinch has been studied extensively with three-dimensional magnetohydrodynamic simulations. It is found that the non-linear coupling between multiple helicity modes plays a leading role in the relaxation process. Specifically, the (m; n)=(0; 1) island is excited as a result of non-linear coupling between the linearly unstable m=l modes, with a toroidal mode number difference of one. The m=0 island is then subject to axisymmetric non-linear reconnection whereby reversed flux is effectively generated in the outer region. It should be noted that although the axisymmetric non-linear reconnection of m=0 island is the dominant relaxation process, helical non-linear reconnection of linearly unstable m=l modes also plays some role in the relaxation of the whole system. It is also found that through this multiple helicity relaxation process, Taylor's minimum energy state is realized. The simulation results are generally consistent with experimental observations in the sustainment phase. This indicates that the multiple helicity relaxation process is of fundamental importance in the maintenance of the reversed field during the sustainment phase as well as in the self-reversal during the set-up phase. The relation between relaxation and aspect ratio has also been examined and it is found that the relaxation process is not strongly affected by the aspect ratio.
逆転磁場ピンチにおける緩和過程は、三次元電磁流体力学シミュレーションによって広範囲に研究されてきた。多重ヘリシティモード間の非線形結合が緩和過程において主要な役割を果たすことが見出された。具体的には、(m; n)=(0; 1) 磁気島は、トロイダルモード数の差が1である線形不安定な m=l モード間の非線形結合の結果として励起される。その後、m=0 磁気島は軸対称非線形再結合を受け、それによって外側領域で逆転磁束が効果的に生成される。m=0 磁気島の軸対称非線形再結合が支配的な緩和過程であるが、線形不安定な m=l モードのヘリカル非線形再結合も全体系の緩和においてある程度の役割を果たすことに留意すべきである。また、この多重ヘリシティ緩和過程を通じて、タイラーの最小エネルギー状態が実現されることも見出された。シミュレーション結果は、維持相における実験観測と概ね一致している。これは、多重ヘリシティ緩和過程が、セットアップ相における自己反転だけでなく、維持相における逆転磁場の維持においても根本的に重要であることを示している。緩和とアスペクト比の関係も調べられ、緩和過程はアスペクト比によって強く影響を受けないことが見出された。