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プラズマ再結合は、プラズマの正イオンが自由(高エネルギー)電子を捕獲し、電子または負イオンと結合して新しい中性原子(ガス)を形成するプロセスです。再結合プロセスは、プラズマがガスに反転できる条件を備えたイオン化の逆として説明できます。[ 1 ]再結合は発熱プロセスであり、プラズマが内部エネルギーの一部を、通常は熱の形で放出することを意味します。[ 2 ]純粋な水素(またはその同位体)で構成されるプラズマを除いて、多重に帯電したイオンも存在する可能性があります。したがって、単一の電子捕獲はイオン電荷の減少をもたらしますが、必ずしも中性原子または分子になるわけではありません。
再結合は通常、プラズマの全体(体積再結合)で起こりますが、場合によっては体積の特定領域に限定されることもあります。それぞれの反応は再結合モードと呼ばれ、その反応速度はプラズマのエネルギー(熱)、各成分の密度、周囲環境の圧力や温度といった特性によって大きく左右されます。
日常的な例として、蛍光灯を消灯した際にプラズマが急速に再結合する現象が挙げられます。蛍光灯内部の低密度プラズマ(ガラス管の内側に塗布された蛍光塗料に光が照射されることで発光する)は、電源を切ってプラズマ発生源となる電場がなくなると、ほんの一瞬のうちに再結合します。
水素再結合モードは、トカマク型原子炉のダイバータ領域の開発において極めて重要である。実際、水素再結合モードはプラズマ中心部で生成されたエネルギーを抽出するための有効な手段となる。現在、再結合領域で観測されるプラズマ損失は、電子イオン再結合(EIR)と分子活性化再結合(MAR)という2つの異なるモードによるものと考えられている。