An analytical model of fast spatial flattening of toroidal current density and q profile in the non-linear stage of the m=1/n=1 kink instability of a cylindrical tokamak plasma is presented. The flattening is shown to be an essentially multiscale phenomenon characterized by, at least, two magnetic Reynolds numbers. The ordinary number, Rm, is related to a characteristic radial scale-length while the other one, R*m, corresponds to a characteristic scale-length of plasma inhomogeneity along the magnetic field line. In a highly conducting plasma inside the q=1 magnetic surface, where q does not differ much from unity, the plasma evolution is governed by multiscale non-ideal dynamics characterized by two well separated magnetic Reynolds numbers, Rm and R*m identical to (1-q)Rm. This dynamics consistently explains two seemingly contradictory features that were recently observed in a numerical simulation (Watanabe et al., 1995): (i) the current profile (q profile) is flattened on the magnetohydrodynamic time-scale within the q=1 rational surface; and (ii) the magnetic surface keeps its initial circular shape during this evolution. A theoretical consideration of multiscale semi-ideal magnetohydrodynamics with two magnetic Reynolds numbers, Rm and R*m, is presented; it reconciles the two above mentioned, seemingly contradictory features that were observed in the simulation
円柱状トカマクプラズマにおけるm=1/n=1キンク不安定性の非線形段階におけるトロイダル電流密度およびq分布の高速平坦化の解析モデルを提示する。この平坦化は、少なくとも2つの磁気レイノルズ数によって特徴づけられる本質的にマルチスケールな現象であることが示される。通常のレイノルズ数Rmは特性半径方向スケール長に関連し、もう一方のR*mは磁力線に沿ったプラズマ不均一性の特性スケール長に対応する。q=1磁気面内部の高導電性プラズマにおいて、qが1から大きく乖離しない場合、プラズマの時間発展は、RmおよびR*m=(1-q)Rmに等しい2つの明確に分離された磁気レイノルズ数によって特徴づけられるマルチスケール非理想動力学によって支配される。この動力学は、数値シミュレーション(Watanabe et al., 1995)で最近観測された2つの一見矛盾する特徴を整合的に説明する：(i) q=1有理面内部で電流密度分布(q分布)が電磁流体力学的时间スケールで平坦化すること、および(ii) この時間発展中に磁気面が初期の円形形状を維持すること。2つの磁気レイノルズ数RmおよびR*mを有するマルチスケール半理想電磁流体力学の理論的考察を提示し、シミュレーションで観測された上記の2つの一見矛盾する特徴を整合させる。