Disruptions present one of the leading concerns for reliable tokamak operation. The acceleration of electrons from the thermal bulk to relativistic energies, so-called runaway electron (RE) generation, is in particular a problem for future high current machines such as ITER. Accurately predicting the generation and impact of REs is therefore essential for making informed decisions concerning machine design and the use of disruption mitigation systems. This requires high-fidelity modeling also accounting for the large MHD activity observed throughout disruptions, which is made especially difficult by the mutual coupling between REs and the companion plasma. The non-linear 3D extended MHD code JOREK is a powerful tool for studying disruption and RE physics. This work details recent developments in JOREK, introducing a hybrid fluid-kinetic model where the REs are modeled kinetically and coupled to the non-linear MHD equations using a full-f particle-in-cell approach. The model goes beyond the state of the art and can accurately capture phase space distributions and dynamics of REs, drift orbits, and transport and losses caused by stochastic fields. Benchmarks are presented for both 2D and 3D configurations, concerning the impact of REs on the force balance and linear tearing mode growth rates, where a good agreement with analytically derived results is found. In addition, a demonstration of a particularly complicated non-linear application with high relevance to large machines is made, namely a RE benign termination linked to a violent burst of MHD activity.
ディスラプションは、信頼性の高いトカマク運転にとって主要な懸念事項の一つである。熱的バルクから相対論的エネルギーへの電子の加速、いわゆる逃走電子（RE）生成は、特にITERのような将来の大電流装置にとって問題である。したがって、REの生成と影響を正確に予測することは、装置設計およびディスラプション緩和システムの使用に関する情報に基づいた決定を行うために不可欠である。これには、ディスラプション全体を通じて観測される大規模なMHD活動も考慮した高忠実度モデリングが必要であり、これはREと共存プラズマとの相互結合によって特に困難になっている。非線形3次元拡張MHDコードJOREKは、ディスラプションおよびRE物理の研究のための強力なツールである。本稿では、JOREKにおける最近の開発について詳述し、REを運動論的にモデル化し、full-f粒子インセル法を用いて非線形MHD方程式に結合するハイブリッド流体-運動論モデルを導入する。このモデルは最先端を超えており、REの位相空間分布とダイナミクス、ドリフト軌道、および確率的磁場によって引き起こされる輸送と損失を正確に捉えることができる。2Dおよび3D構成の両方について、力の平衡と線形ティアリングモードの成長率に対するREの影響に関するベンチマークが提示され、解析的に導出された結果と良好な一致が見られる。さらに、大型装置に特に関連性の高い特に複雑な非線形適用のデモンストレーション、すなわち激しいMHD活動のバーストに関連したREの無害な終端が行われる。