In this paper, two sets of equation are derived from a set of fundamental MHD equations with a dynamo field. The first set of equations, which governs the evolution of the energies of the mean magnetic field and the mean plasma velocity with time, couples not only the mean motions with turbulent motion but also the mean motions with each other. It is pointed out that the reversed field pinch (RFP) plasma described by this set of equations can spontaneously relax to the Taylor state. The second set of equations, which governs the evolution of the helicity of the mean field and the mean helicity of the fluctuating field, depicts the helicity transfer between the mean and fluctuating field. It is shown that in the RFP plasma there exists a fluctuation-induced mean current consisting of energetic electrons, the generation of which is dominated by the dynamo field and completely determined by the dynamo field at the edge, and the energetic electron flow sustains the field-reversal configuration and reduces the anomaly in the loop voltage.
本論文では、ダイナモ場を伴う一連の基礎MHD方程式から、2組の方程式系を導出する。第1の方程式系は、平均磁場と平均プラズマ流速のエネルギーの時間発展を支配するものであり、平均運動と乱流運動の結合だけでなく、平均運動同士の結合も表す。この方程式系によって記述される反転磁場ピンチ（RFP）プラズマが、テイラー状態へ自発的に緩和し得ることが指摘される。第2の方程式系は、平均場のヘリシティと変動場の平均ヘリシティの時間発展を支配するものであり、平均場と変動場の間のヘリシティ輸送を記述する。RFPプラズマにおいて、高エネルギー電子からなる変動誘起平均電流が存在することが示され、その生成はダイナモ場によって支配され、端部ではダイナモ場によって完全に決定される。また、その高エネルギー電子流が磁場反転配位を維持し、ループ電圧における異常を低減することが示される。