The axial merging method is one of the candidates to provide a center-solenoid-free start-up of high-beta spherical tokamak (ST) plasma. Two initially formed STs merge through magnetic reconnection in the presence of the guide (toroidal) magnetic field, which is perpendicular to the reconnection (poloidal) magnetic field. During ST merging start-up, electrons are effectively accelerated near the reconnection point where the reconnection electric field is almost parallel to the magnetic field. In order to evaluate the effectivity of this acceleration process on electron heating, the temporal and spatial distributions of generated energetic electrons are observed by a soft x-ray fast imaging system equipped on the UTST device. The energetic electrons were generated not only in the vicinity of the reconnection point but transiently in the inboard-side downstream region until the static electric field by charge separation grew to cancel the reconnection electric field component parallel to the magnetic field line. Adequate control of the downstream condition could enhance the generation of energetic electrons and provide a more effective conversion from the released magnetic energy to electron energy.
軸方向合体法は、高ベータ球状トカマク(ST)プラズマの中心ソレノイドフリー立ち上げを提供する候補の一つである。最初に形成された2つのSTは、リコネクション(ポロイダル)磁場に垂直なガイド(トロイダル)磁場の存在下で磁気リコネクションを通じて合体する。ST合体立ち上げ中、電子はリコネクション電場が磁場とほぼ平行となるリコネクション点近傍で効果的に加速される。この加速過程の電子加熱に対する有効性を評価するため、UTST装置に搭載された軟X線高速イメージングシステムにより、生成された高エネルギー電子の時間的・空間的分布が観測された。高エネルギー電子はリコネクション点近傍だけでなく、電荷分離による静電場が磁力線に平行なリコネクション電場成分を打ち消すまで成長する間、内側下流領域にも過渡的に生成された。下流条件の適切な制御は高エネルギー電子の生成を促進し、解放された磁気エネルギーから電子エネルギーへのより効果的な変換を提供し得る。