Runaway electrons are generated in a magnetized plasma when the parallel electric field exceeds a critical value. For such electrons with energies typically reaching tens of MeV, the Abraham–Lorentz–Dirac (ALD) radiation force, in reaction to the synchrotron emission, is significant and can be the dominant process limiting electron acceleration. The effect of the ALD force on runaway electron dynamics in a homogeneous plasma is investigated using the relativistic finite-difference Fokker–Planck codes LUKE (Decker and Peysson 2004 Report EUR-CEA-FC-1736, Euratom-CEA), and CODE (Landreman et al 2014 Comput. Phys. Commun. 185 847). The time evolution of the distribution function is analyzed as a function of the relevant parameters: parallel electric field, background magnetic field, and effective charge. Under the action of the ALD force, we find that runaway electrons are subject to an energy limit, and that the electron distribution evolves towards a steady-state. In addition, a bump is formed in the tail of the electron distribution function if the electric field is sufficiently strong. The mechanisms leading to the bump formation and energy limit involve both the parallel and perpendicular momentum dynamics; they are described in detail. An estimate for the bump location in momentum space is derived. We observe that the energy of runaway electrons in the bump increases with the electric field amplitude, while the population increases with the bulk electron temperature. The presence of the bump divides the electron distribution into a runaway beam and a bulk population. This mechanism may give rise to beam-plasma types of instabilities that could, in turn, pump energy from runaway electrons and alter their confinement.
磁化プラズマ中では、平行電場が臨界値を超えると逃走電子が生成される。典型的には数十MeVに達するエネルギーを持つこれらの電子に対して、シンクロトロン放射への反作用としてのアブラハム・ローレンツ・ディラック（ALD）輻射力は有意であり、電子の加速を制限する支配的な過程となり得る。均一プラズマ中の逃走電子の動力学に対するALD力の影響を、相対論的有限差分フォッカー・プランクコードであるLUKE（Decker and Peysson 2004, Report EUR-CEA-FC-1736, Euratom-CEA）およびCODE（Landreman et al 2014, Comput. Phys. Commun. 185 847）を用いて調べた。分布関数の時間発展を、関連するパラメータである平行電場、背景磁場、および実効電荷の関数として解析した。ALD力の作用下では、逃走電子はエネルギー上限を受け、電子分布は定常状態へと向かうことが見出された。さらに、電場が十分に強い場合、電子分布関数のテールにバンプが形成される。バンプ形成とエネルギー上限をもたらす機構は、平行および垂直運動量の両方の動力学を伴い、それらを詳細に記述する。運動量空間におけるバンプの位置の推定式を導出した。バンプ内の逃走電子のエネルギーは電場振幅とともに増加し、一方その個数密度はバルク電子温度とともに増加することが観測された。バンプの存在は電子分布を逃走ビームとバルク集団に分割する。この機構はビーム・プラズマ型不安定性を引き起こす可能性があり、それが逃走電子からエネルギーを抽出し、その閉じ込めを変化させ得る。