In tokamak plasma merging experiments, high-power ion heating is achieved only when the current sheet thickness is compressed to ion gyroradius ρi. The magnetic reconnection converts 40%–50% of the reconnecting magnetic field energy (Brec2/2μ0) into the ion heating energy (Wi) with the scaling law of Wi proportional to Brec2. If the compressed current sheet thickness is larger than ρi the magnetic reconnection converts only 5%–10% of Brec2/2μ0 into Wi. The high-power ion heating can be understood from the experimental finding that the poloidal electric field due to electrostatic quadrupolar potential in the downstream region increases linearly with both Brec and the guide field Bt.
トカマクプラズマ合体実験において、高パワーイオン加熱は、電流シート厚さがイオンジャイロ半径ρiまで圧縮された場合にのみ達成される。磁気リコネクションは、リコネクション磁場エネルギー(Brec2/2μ0)の40%~50%をイオン加熱エネルギー(Wi)に変換し、WiはBrec2に比例するというスケーリング則を持つ。圧縮された電流シート厚さがρiより大きい場合、磁気リコネクションはBrec2/2μ0のわずか5%~10%しかWiに変換しない。高パワーイオン加熱は、下流領域における静電四重極ポテンシャルによるポロイダル電場が、Brecおよびガイド磁場Btの両方に線形に増加するという実験的発見から理解できる。