The effect of bootstrap current on the beta limit of MHD equilibria is studied systematically byan iterative calculation of MHD equilibrium and the consistent bootstrap current in high betaheliotron plasmas. The LHD machine is treated as a standardconfiguration heliotron with an L = 2 planar axis. The effects of vacuum magneticconfigurations, pressure profiles and the vertical field control method are studied. Theequilibrium beta limit with consistent bootstrap current is quite sensitive to the magnetic axislocation for finite beta, compared with the currentless cases. For a vacuum configuration withthe magnetic axis shifted inwards in the torus, even in the high beta regimes, the bootstrap currentflows to increase the rotational transform, leading to an increase in the equilibrium beta limit. Onthe contrary, for a vacuum configuration with the magnetic axis shifted outwards in the torus, even inthe low beta regimes, the bootstrap current flows so as to reduce the rotational transform;therefore, there is an acceleration of the Shafranov shift increase as beta increases, leading to adecrease in the equilibrium beta limit. The pressure profiles and vertical field controlmethods influence the equilibrium beta limit through the location of the magnetic axis for finite beta.These characteristics are independent of both device parameters, such as magnetic fieldstrength, and device size in the low collisional regime.
高ベータヘリオトロンプラズマにおけるMHD平衡と整合的なブートストラップ電流の反復計算により、MHD平衡のベータ限界に対するブートストラップ電流の影響を系統的に調べた。LHD装置を、L=2平面軸を有する標準的なヘリオトロン配位として扱う。真空磁場配位、圧力分布、および垂直磁場制御法の影響を調べた。整合的なブートストラップ電流を伴う平衡ベータ限界は、無電流の場合と比較して、有限ベータにおける磁気軸位置にかなり敏感である。トーラス内側に磁気軸がシフトした真空配位では、高ベータ領域においても、ブートストラップ電流は回転変換を増加させる方向に流れ、平衡ベータ限界の上昇をもたらす。逆に、トーラス外側に磁気軸がシフトした真空配位では、低ベータ領域においても、ブートストラップ電流は回転変換を減少させる方向に流れる。したがって、ベータの増加に伴ってシャフラノフシフトの増大が加速され、平衡ベータ限界の低下をもたらす。圧力分布と垂直磁場制御法は、有限ベータにおける磁気軸位置を通じて平衡ベータ限界に影響を与える。これらの特性は、低衝突領域において、磁場強度などの装置パラメータや装置サイズの両方に依存しない。