Reconnection is a universal plasma-physics process which has as one of its main characteristics the energization of plasma through the conversion of magnetic field energy. Interest in reconnection is multidisciplinary, and reconnection-associated phenomena are observed in astrophysical, solar system and laboratory plasmas. However, even though energy conversion is studied as a matter of practical interest and much fundamental research has been devoted to reconnection, this process has not been exploited very effectively in technological applications. To highlight the potential of reconnection for practical applications, we describe this process from a general point of view and present a theoretical model which is applicable to both non-relativistic and relativistic plasmas. Relativistic plasmas can be created under laboratory conditions, and the model predicts that such plasmas could be energized to very high energies. Experiments on reconnection may therefore lead to practical applications, such as hot plasma injectors in fusion reactors. Furthermore, we suggest that fusion reactors such as the tokamak can be modified so that plasma heating through reconnection is intrinsic to the device.
リコネクションは普遍的なプラズマ物理過程であり、その主な特徴の一つは、磁場エネルギーの変換を通じたプラズマのエネルギー化である。リコネクションへの関心は学際的であり、リコネクションに関連する現象は、天体プラズマ、太陽系プラズマ、実験室プラズマにおいて観測されている。しかしながら、エネルギー変換が実用的な関心事として研究され、多くの基礎研究がリコネクションに費やされてきたにもかかわらず、この過程は技術的応用において効果的に活用されてこなかった。実用的応用におけるリコネクションの可能性を強調するため、我々はこの過程を一般的な観点から記述し、非相対論的プラズマと相対論的プラズマの両方に適用可能な理論モデルを提示する。相対論的プラズマは実験室条件下で生成可能であり、このモデルはそのようなプラズマが非常に高いエネルギーまでエネルギー化され得ることを予測する。したがって、リコネクションに関する実験は、高温プラズマ入射器などの実用的応用につながる可能性がある。さらに、我々はトカマクなどの核融合炉が、リコネクションによるプラズマ加熱が装置に内在するように改良され得ることを示唆する。