Axial merging of two torus plasmas is utilized as a center-solenoid free start-up scheme for a high-beta spherical tokamak (ST) plasma, in which magnetic reconnection under a strong guide field plays dominant roles in energy conversion and equilibrium formation. The ion heating source in magnetic reconnection is the plasma outflow with drift velocity in the downstream region where the reconnected field lines flow out. Since the inductive reconnection electric field is almost parallel to the magnetic field, particularly in the inboard-side downstream region of magnetic reconnection under a strong guide field, a large electrostatic field in the poloidal plane is spontaneously formed to sustain steady plasma outflow motion in the downstream region. In ST plasma merging experiments, the self-generated electrostatic field in the downstream region does not always balance with the inductive electric field to make the total electric field strictly perpendicular to the total magnetic field. The excess electrostatic field will provide an even faster outflow plasma velocity than the magnetic field line motion and a quick reversal of the toroidal plasma current to form convex flux surfaces.
2つのトーラスプラズマの軸方向合体は、高ベータ球状トカマク(ST)プラズマのための中心ソレノイドフリーの立ち上げ方式として利用され、その中で強いガイド磁場下の磁気リコネクションがエネルギー変換と平衡形成において支配的な役割を果たす。磁気リコネクションにおけるイオン加熱源は、リコネクションされた磁力線が流出する下流領域において、ドリフト速度を伴うプラズマ流出である。誘導リコネクション電場は、特に強いガイド磁場下の磁気リコネクションのインボード側下流領域では磁場とほぼ平行であるため、下流領域における定常的なプラズマ流出運動を維持するために、ポロイダル面内の大きな静電場が自発的に形成される。STプラズマ合体実験において、下流領域で自己生成された静電場は、全電場を全磁場に厳密に垂直にするように誘導電場と常に釣り合うわけではない。過剰な静電場は、磁力線運動よりもさらに速い流出プラズマ速度と、凸状フラックス面を形成するためのトロイダルプラズマ電流の急速な反転をもたらす。