This paper explores the behavior of runaway electrons in tokamak plasmas at low electron density, plasma current, and magnetic field using experimental data from the Madison Symmetric Torus (MST) and computational data from the NIMROD nonlinear resistive 3D MHD code. Density thresholds for the onset and suppression of runaway electrons are determined experimentally in steady tokamak plasmas, and in plasmas with a population of runaway electrons, resonant magnetic perturbations with different poloidal mode numbers are applied. Poloidal mode number m = 3 perturbations suppress the runaway electrons, while perturbations with m = 1 have little effect. This difference is consistent with the difference in computed magnetic topologies. The m = 1 RMP has little effect on the topology, while the m = 3 RMP produces a broad region of stochasticity, which can allow for rapid loss of the runaway electrons.
本論文は、マディソン対称トーラス（MST）からの実験データと、NIMROD非線形抵抗性3次元MHDコードからの計算データを用いて、低電子密度、低プラズマ電流、低磁場におけるトカマクプラズマ中の逃走電子の挙動を調査するものである。定常トカマクプラズマにおける逃走電子の発生閾値および抑制閾値となる密度を実験的に決定し、逃走電子が存在するプラズマに対して、異なるポロイダルモード数を持つ共鳴磁場摂動を印加した。ポロイダルモード数m＝3の摂動は逃走電子を抑制するが、m＝1の摂動はほとんど効果を示さない。この差異は、計算により得られた磁場トポロジーの差異と一致する。m＝1のRMPはトポロジーにほとんど影響を与えないのに対し、m＝3のRMPは広い領域のストカスティック性を生み出し、これにより逃走電子の急速な損失が可能となる。