The sustainment of field-reversed configurations through controlled magnetic merging is investigated using three-dimensional Hall magnetohydrodynamic simulations. Motivated by experimental demonstrations of tilt-stable field-reversed configuration (FRC) formation via counter-helicity merging, this study explores the impact of intermittent injection of spheromak and FRC-type plasmas into a pre-formed FRC core. Two merging strategies are considered: (i) the injection of compact spheromaks and (ii) the merging of externally generated FRCs. The results indicate that spheromak-FRC merging produces localized reconnection and strong bi-directional toroidal shear flows, which effectively suppress the n = 1 tilt mode and generate significant ion heating. In contrast, FRC–FRC merging yields weaker reconnection-driven flows and reduced thermalization, resulting in lower ion temperature increments and incomplete suppression of global MHD instabilities. A parametric study of the injection (compression) speed reveals a trade-off between energy deposition and stability, with optimal performance observed at intermediate velocities.
制御された磁気合体による磁場反転配位の維持を、三次元ホール磁気流体力学シミュレーションを用いて調査した。逆ヘリシティ合体によるチルト安定な磁場反転配位（FRC）形成の実験的実証に動機づけられ、本研究では、事前に形成されたFRCコアへのスフェロマックおよびFRC型プラズマの間欠的入射の影響を探る。二つの合体戦略を考察する：(i) コンパクトなスフェロマックの入射、(ii) 外部で生成されたFRCの合体。結果は、スフェロマック-FRC合体が局所的な磁気リコネクションと強い双方向トロイダルせん断流を生み出し、これらがn = 1チルトモードを効果的に抑制し、顕著なイオン加熱を生成することを示す。対照的に、FRC-FRC合体は、リコネクション駆動流が弱く、熱化が減少するため、イオン温度上昇が小さく、大域的MHD不安定性の抑制が不完全になる。入射（圧縮）速度のパラメトリック研究は、エネルギー堆積と安定性の間のトレードオフを明らかにし、中間速度で最適な性能が観測される。