Transport theory is applied to magnetic helicity injection into plasmas with toroidal geometry. Magnetic relaxation during helicity injection can be described as hyper-resistive diffusion of the current. By using the generalized Balescu–Lenard extension of quasi-linear transport theory, it is shown that hyper-resistive diffusion is generally slow compared with heat transport. It follows that magnetic relaxation due to such turbulence tends to flatten the temperature profile, as observed in reversed-field pinches. Given flattened temperature profiles, Taylor's minimum principle for magnetic relaxation is usefully reformulated as minimum dissipation, yielding circuit equations for electrostatic helicity injection in laboratory devices such as spheromaks and tokamaks. A favorable heat pinch could benefit helicity injection into tokamaks. These results are also relevant to natural phenomena involving the generation of fields by magnetic relaxation.
輸送理論は、トロイダル幾何学を持つプラズマへの磁気ヘリシティ注入に適用される。ヘリシティ注入中の磁気緩和は、電流の超抵抗拡散として記述することができる。準線形輸送理論の一般化されたバレスキュ–レナード拡張を用いることにより、超抵抗拡散は一般に熱輸送と比較して遅いことが示される。その結果、そのような乱流による磁気緩和は、逆転磁場ピンチで観測されるように、温度分布を平坦化する傾向がある。温度分布が平坦化された場合、磁気緩和に関するテイラーの最小原理は、最小散逸として有益に再定式化され、スフェロマックやトカマクなどの実験装置における静電ヘリシティ注入の回路方程式が導出される。好ましい熱ピンチは、トカマクへのヘリシティ注入に有益であり得る。これらの結果は、磁気緩和による場の生成を伴う自然現象にも関連する。