Post-disruption runaway electron (RE) kinetic energy K and pitch angle are critical parameters for determining resulting first wall material damage during wall strikes, but are very challenging to measure experimentally. During the final loss instability, confined RE K and are reconstructed during center-post wall strikes for both high impurity (high-Z) and low impurity (low-Z) plasmas by combining soft x-ray, hard x-ray, synchrotron emission, and total radiated power measurements. Deconfined (wall impacting) RE is then reconstructed for these shots by using time-decay analysis of infra-red imaging. Additionally, deconfined RE K and are reconstructed for a low-Z downward loss shot by analyzing resulting damage to a sacrificial graphite dome limiter. The damage analysis uses multi-step modeling simulating plasma instability, RE loss orbits, energy deposition, and finally material expansion (MARS-F, KORC, GEANT-4, and finally COMSOL). Overall, mean kinetic energies are found to be in the range MeV for confined REs. KORC simulations indicate that the final loss instability process does not change individual RE kinetic energy K. Confined RE pitch angles are found to be fairly low initially pre-instability, , but appear to increase roughly 2, to for both confined and deconfined REs during instability onset in the low-Z case; this increase is not observed in the high-Z case.
ディスラプション後の逃走電子(RE)の運動エネルギーKとピッチ角は、壁面衝突時の第一壁材料損傷を決定する上で重要なパラメータであるが、実験的に測定することは非常に困難である。最終損失不安定性の間、閉じ込められたREのKとピッチ角は、軟X線、硬X線、シンクロトロン放射、および全放射パワー測定を組み合わせることにより、高不純物(high-Z)および低不純物(low-Z)プラズマの両方におけるセンターポスト壁衝突時に再構築される。次に、これらのショットについて、赤外線イメージングの時間減衰解析を用いて、非閉じ込め(壁衝突)REのピッチ角が再構築される。さらに、低Z下方損失ショットについて、犠牲黒鉛ドームリミッタへの損傷を解析することにより、非閉じ込めREのKとピッチ角が再構築される。損傷解析は、プラズマ不安定性、RE損失軌道、エネルギー沈着、そして最終的に材料膨張をシミュレーションする多段階モデリング(MARS-F、KORC、GEANT-4、そして最終的にCOMSOL)を使用する。全体として、閉じ込められたREの平均運動エネルギーは MeVの範囲にあることが見出された。KORCシミュレーションは、最終損失不安定性プロセスが個々のREの運動エネルギーKを変化させないことを示している。閉じ込められたREのピッチ角は、不安定性前の初期にはかなり低く、 、低Zの場合の不安定性開始時に、閉じ込められたREと非閉じ込めREの両方についておよそ2、 へ増加するように見えるが、この増加は高Zの場合には観察されない。