ピンチプラズマ

ピンチプラズマとは、プラズマ自身が運ぶ電流とその電流が作る磁場の間に働くローレンツ力によって、プラズマが自らを内側へ圧縮（ピンチ）される現象、およびその現象を利用したプラズマ閉じ込め方式の総称である。磁場による閉じ込めの最も古い形態の一つであり、トカマクのような複雑な磁場配置を用いず、柱状あるいはトロイダルなプラズマの自己磁場だけで閉じ込めを行う点が特徴である。単純な構造ゆえに高密度・高温のプラズマを短時間で作り出せる一方、磁気流体力学（MHD）的な不安定が本質的に伴いやすく、その制御が研究の中心課題となってきた。

ピンチの概念とその変種

ピンチの基本原理は次の通りである。プラズマに軸方向に電流を流すと、その周りに方位角方向の磁場が生じ、電流と磁場の積（J×B）が半径内向きの力として働く。この力はプラズマの熱圧力と釣り合うまで柱を圧縮し、結果として中心部に高密度・高温の状態が形成される。圧縮の駆動力がプラズマ自身の電流である点で、外部コイルが作る磁場で閉じ込めるトカマクなどとは本質的に異なる。

この概念にはいくつかの幾何学的変種がある。軸方向に電流を流して方位角磁場で圧縮するのがZピンチであり、最も単純な構成である。これに対し、コイルで軸方向磁場を急激に立ち上げ、その周回電流（反磁性電流）で圧縮するのがシータ（θ）ピンチである。θピンチはZピンチより不安定になりにくく、初期加熱手段として使われることが多い。さらに、トロイダル環の中でZピンチ的な電流と弱いトロイダル磁場を組み合わせ、磁場の反転を許すことで安定化を図ったのが反転磁場ピンチ（RFP）である。Zピンチの応用では、タングステンなどの細いワイヤを円筒状に並べたワイヤアレイ負荷が標準的な構成となっており、図に示すように陽極と陰極の間にワイヤアレイを置き、電流リターン棒がその外側を囲む構造で、アレイ全体が一様にインピロード（内爆縮）するよう設計されている。