Instrumented sacrificial limiter heads, both domed (proud) and flat (flush) are used in DIII-D runaway electron (RE) wall strikes to study the wall impact dynamics with high spatial and time resolution. The approximate structure of the RE wetted area and heating depth on the domed limiter heads were predicted qualitatively using orbit-tracking simulations, although a strong left–right asymmetry (about the magnetic field direction) was not captured well by the simulations. It is hypothesized that this difference is perhaps due to the local 3D magnetic field perturbation of the dome limiter head. The average kinetic energy K and pitch angle θ of REs striking the limiter head were estimated from the spatial distribution of local HXR emission and were estimated to be roughly K 4 MeV and θ 0.2 rad. These values are roughly consistent with in-plasma values estimated before the loss event, indicating that RE kinetic energy and pitch angle are not drastically altered when transporting to the wall. Large shot–shot variations (1–10 kJ) in energy deposition into the limiter head were observed and were explained by shot–shot variations in locked magneto-hydrodynamics mode toroidal phase. For the largest deposited energies (10 kJ), graphite material failure and explosive dust release was observed, and the depth of material failure at higher energy deposition was successfully reproduced using modelling of volumetric energy deposition and brittle failure. The presence of energetic (keV) level ion impact during the RE wall strike was confirmed by three different surface analysis techniques. The ratio of energetic ion to RE flux appears to be larger on flat surfaces within the RE wetted area, although the energetic ion flux and total energy flux due to energetic ions have not yet been quantified.
計装された犠牲リミターヘッド（ドーム型（突出型）とフラット型（面一型）の両方）は、DIII-Dの逃走電子（RE）壁衝突において、高い空間・時間分解能で壁衝撃ダイナミクスを研究するために使用される。ドーム型リミターヘッド上のRE濡れ面積と加熱深さの概略構造は、軌道追跡シミュレーションを用いて定性的に予測されたが、（磁場方向に関する）強い左右非対称性はシミュレーションでは十分に捉えられなかった。この差異は、おそらくドームリミターヘッドの局所的な3次元磁場摂動によるものであると仮説が立てられている。リミターヘッドに衝突するREの平均運動エネルギーKおよびピッチ角θは、局所HXR放出の空間分布から推定され、およそK 4 MeVおよびθ 0.2 radと推定された。これらの値は、損失イベント前に推定されたプラズマ内の値とおおよそ一致しており、REの運動エネルギーとピッチ角は壁への輸送中に劇的には変化しないことを示している。リミターヘッドへのエネルギー堆積における大きなショット間変動（1–10 kJ）が観察され、ロックトMHDモードのトロイダル位相のショット間変動によって説明された。最大の堆積エネルギー（10 kJ）では、グラファイト材料の破壊と爆発的なダスト放出が観察され、より高いエネルギー堆積における材料破壊の深さは、体積エネルギー堆積と脆性破壊のモデリングを用いて首尾よく再現された。RE壁衝突中の高エネルギー（keV）レベルのイオン衝撃の存在は、3つの異なる表面分析手法によって確認された。高エネルギーイオンとREフラックスの比は、RE濡れ面積内の平坦な表面上でより大きいように見えるが、高エネルギーイオンフラックスおよび高エネルギーイオンによる総エネルギーフラックスはまだ定量化されていない。