Magnetic islands (or flux ropes) created by magnetic reconnection are believed to play a crucial role in magnetic topology variation and energy dissipation in various space and astro events, such as solar flares, magnetic storms, and coronal mass ejections, among others. However, the intricate magnetic configurations and corresponding geometric and dynamic characteristics of three-dimensional (3D) magnetic reconnection, such as those observed in solar coronal loops, interplanetary magnetic fields, and magnetospheres of Earth and other planets, still remain fundamental challenges. In this work, the formation and evolution of a 3D secondary magnetic island in a configuration designed for the planned SPERF–TREX experiment are investigated using 3D magnetohydrodynamics simulations, as a prediction subject to future experimental verification. It is shown that the reconnection process first forms an elongated thin current sheet. Due to continuous thinning, the current sheet is subsequently destabilized by a plasmoid instability, leading to the creation of a secondary island and a topological transformation of the initial X-line into a pair of 3D magnetic nulls connected by a separator. Concurrently, an O-line is generated for the 3D secondary island and connected with remnants of the initial X-line. The three-dimensionality of the 3D island is then analyzed. In particular, the topological features of the O–X line “connection” are investigated. Moreover, by comparing the temporal evolution of the 3D flux with the integral of the electric field along the separator, , a measurement method is verified for the 3D reconnection rate calculation.
磁気リコネクションによって生成される磁気島（またはフラックスロープ）は、太陽フレア、磁気嵐、コロナ質量放出など、さまざまな宇宙・天体現象における磁場トポロジーの変化とエネルギー散逸に重要な役割を果たすと考えられている。しかしながら、太陽コロナループ、惑星間磁場、地球および他の惑星の磁気圏などで観測されるような、三次元（3D）磁気リコネクションの複雑な磁場構造と、それに対応する幾何学的・動的特性は、依然として根本的な課題である。本研究では、計画中のSPERF–TREX実験用に設計された配位における3D二次磁気島の形成と進化を、3D磁気流体力学シミュレーションを用いて、将来の実験的検証に供する予測として調査する。リコネクション過程が最初に細長い薄い電流シートを形成することが示される。継続的な薄化により、電流シートはその後プラズモイド不安定性によって不安定化され、二次磁気島の生成と、初期Xラインのセパレーターで接続された一対の3D磁気ヌルへの位相的変換を引き起こす。同時に、3D二次磁気島に対してOラインが生成され、初期Xラインの残骸と接続される。次に、3D磁気島の三次元性が解析される。特に、O–Xラインの「接続」の位相的特徴が調査される。さらに、3Dフラックスの時間発展をセパレーターに沿った電場の積分と比較することにより、3Dリコネクション率計算のための測定方法が検証される。