Recently, the TS-3 and TS-4 tokamak merging experiments revealed significant plasma heating during magnetic reconnection. A key question is how and where ions and electrons are heated during magnetic reconnection. Two-dimensional measurements of ion and electron temperatures and plasma flow made clear that electrons are heated inside the current sheet mainly by the Ohmic heating and ions are heated in the downstream areas mainly by the reconnection outflows. The outflow kinetic energy is thermalized by the fast shock formation and viscous damping. The magnetic reconnection converts the reconnecting magnetic field energy mostly to the ion thermal energy in the outflow region whose size is much larger than the current sheet size for electron heating. The ion heating energy is proportional to the square of the reconnection magnetic field component . This scaling of reconnection heating indicates the significant ion heating effect of magnetic reconnection, which leads to a new high-field reconnection heating experiment for fusion plasmas.
近年、TS-3およびTS-4トカマク合体実験により、磁気リコネクション中の顕著なプラズマ加熱が明らかになった。重要な疑問は、磁気リコネクション中にイオンと電子がどこでどのように加熱されるかである。二次元のイオン温度・電子温度およびプラズマ流の測定により、電子は主にオーミック加熱によって電流シート内部で加熱され、イオンは主にリコネクションアウトフローによって下流領域で加熱されることが明らかになった。アウトフローの運動エネルギーは、高速衝撃波の形成と粘性減衰によって熱化される。磁気リコネクションは、リコネクション磁場のエネルギーを、電子加熱の電流シートサイズよりもはるかに大きいアウトフロー領域におけるイオン熱エネルギーへと主に変換する。イオン加熱エネルギーはリコネクション磁場の二乗に比例する。このリコネクション加熱のスケーリングは、磁気リコネクションの顕著なイオン加熱効果を示しており、核融合プラズマにおける新しい高磁場リコネクション加熱実験へとつながる。