In this paper, the basic theory of runaway electron production is reviewed and recent progress is discussed. The mechanisms of primary and secondary generation of runaway electrons are described and their dynamics during a tokamak disruption is analysed, both in a simple analytical model and through numerical Monte Carlo simulation. A simple criterion for when these mechanisms generate a significant runaway current is derived, and the first self-consistent simulations of the electron kinetics in a tokamak disruption are presented. Radial cross-field diffusion is shown to inhibit runaway avalanches, as indicated in recent experiments on JET and JT-60U. Finally, the physics of relativistic post-disruption runaway electrons is discussed, in particular their slowing down due to emission of synchrotron radiation, and their ability to produce electron–positron pairs in collisions with bulk plasma ions and electrons.
本論文では、逃走電子生成の基本理論を概説し、最近の進展について議論する。逃走電子の一次生成および二次生成のメカニズムを説明し、トカマク擾乱中のそれらのダイナミクスを、単純な解析モデルと数値モンテカルロシミュレーションの両方を用いて分析する。これらのメカニズムが有意な逃走電流を生成するための簡潔な条件を導出し、トカマク擾乱における電子動力学の初の自己無撞着シミュレーションを提示する。径方向の交差磁場拡散が逃走電子なだれを抑制することが示され、これはJETおよびJT-60Uにおける最近の実験によって裏付けられている。最後に、相対論的な擾乱後逃走電子の物理について議論し、特にシンクロトロン放射による減速と、バルクプラズマイオンおよび電子との衝突における電子・陽電子対生成の能力に焦点を当てる。