Magnetic reconnection occurred during merging-compression plasma start-up in the Mega Amp Spherical Tokamak (MAST), resulting in the prompt acceleration of substantial numbers of ions and electrons to highly suprathermal energies. Accelerated field-aligned ions (deuterons and protons) were detected using a neutral particle analyser at energies up to about 20 keV during merging in early MAST pulses, while nonthermal electrons have been detected indirectly in more recent pulses through microwave bursts. However no increase in soft x-ray emission was observed until later in the merging phase, by which time strong electron heating had been detected through Thomson scattering measurements. A test-particle code CUEBIT is used to model ion acceleration in the presence of an inductive toroidal electric field with a prescribed spatial profile and temporal evolution based on Hall-MHD simulations of the merging process. The simulations yield particle distributions with properties similar to those observed experimentally, including strong field alignment of the fast ions and the acceleration of protons to higher energies than deuterons. Particle-in-cell modelling of a plasma containing a dilute field-aligned suprathermal electron component suggests that at least some of the microwave bursts can be attributed to the anomalous Doppler instability driven by anisotropic fast electrons, which do not produce measurable enhancements in soft x-ray emission either because they are insufficiently energetic or because the nonthermal bremsstrahlung emissivity during this phase of the pulse is below the detection threshold. There is no evidence of runaway electron acceleration during merging, possibly due to the presence of three-dimensional field perturbations.
マージング・コンプレッション方式によるプラズマ立ち上げ中のメガアンペア球状トカマク（MAST）において磁気リコネクションが発生し、その結果、多数のイオンおよび電子が超熱的エネルギーへと即座に加速された。初期のMASTパルスにおけるマージング中に、中性粒子分析器を用いて、約20 keVまでのエネルギーを持つ、磁場に沿って加速されたイオン（重陽子および陽子）が検出された。一方、より最近のパルスでは、マイクロ波バーストを通じて非熱的電子が間接的に検出されている。しかし、マージング位相の後期まで軟X線放射の増加は観測されず、その時点までにトムソン散乱測定により強い電子加熱が検出された。CUE-PICコードは、Hall-MHDシミュレーションに基づく時間的発展と空間分布を持つ誘導電場の存在下でのイオン加速をモデル化するために使用される。シミュレーション結果は、高速イオンの強い磁場方向への配向や、重陽子よりも陽子が高エネルギーまで加速されることなど、実験的に観測された特性と類似した粒子分布を与える。希薄な磁場に沿った超熱的電子成分を含むプラズマのPICモデリングは、マイクロ波バーストの少なくとも一部が、異方性高速電子によって駆動される異常ドップラー不安定性に起因する可能性を示唆している。これらの電子は、エネルギーが不十分であるか、またはパルスのこの位相における非熱的制動放射 emissivity が検出閾値を下回るため、軟X線放射の測定可能な増加を生じない。マージング中のランナウェイ電子加速の証拠は見られないが、これは三次元磁場摂動の存在による可能性がある。