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Analysis of runaway electron expulsion during tokamak instabilities detected by a single-channel Cherenkov probe in FTU

F. Causa, P. Buratti, the FTU Team2019年被引用 6Nuclear FusionIF 3出版社

The expulsion of runaway electrons (REs) during different types of tokamak instabilities is analysed by means of a Cherenkov probe inserted into the scrape-off layer of the FTU tokamak. One such type of instability, the well-known tearing mode, is involved in disruptive plasma termination events, during which the risk of RE avalanche multiplication is highest. The second type, known as anomalous Doppler instability, influences RE dynamics by enhancing pitch angle scattering. Three scenarios are analysed here, characterised by different RE generation rates and mechanisms. The main conclusions are drawn from correlations between the Cherenkov probe and other diagnostics. In particular, the Cherenkov probe permits the detection of fast electron expulsion with a high level of detail, presenting peaks with 100% signal contrast during tearing mode growth and rotation, and sub-peak structures reflecting the interplay between the magnetic island formed by the tearing mode, RE diffusion during island rotation and the geometry of obstacles in the vessel. Correlations between the Cherenkov signal, hard x-ray emission and electron cyclotron emission reveal the impulsive development of the anomalous Doppler instability with instability rise time in the microsecond scale resolved by the high time-resolution of the Cherenkov probe.

日本語訳

トカマク不安定性の異なるタイプの間での逃走電子(RE)の排出を、FTUトカマクのスクレイプオフ層に挿入されたチェレンコフプローブを用いて解析する。そのような不安定性の1つのタイプである、よく知られたティアリングモードは、REなだれ増倍のリスクが最も高い破壊的プラズマ終端事象に関与する。2番目のタイプは、異常ドップラー不安定性として知られ、ピッチ角散乱を増強することによりREダイナミクスに影響を与える。ここでは、異なるRE生成率とメカニズムによって特徴づけられる3つのシナリオを解析する。主な結論は、チェレンコフプローブと他の診断装置との間の相関から導かれる。特に、チェレンコフプローブは、ティアリングモードの成長と回転中に100%の信号コントラストを持つピークと、ティアリングモードによって形成された磁気島、島回転中のRE拡散、および容器内の障害物の形状の間の相互作用を反映するサブピーク構造を示し、高速電子の排出を高い詳細度で検出することを可能にする。チェレンコフ信号、硬X線放出、および電子サイクロトロン放出の間の相関は、チェレンコフプローブの高い時間分解能によって分解されたマイクロ秒スケールの不安定性立ち上がり時間を持つ異常ドップラー不安定性の衝動的発達を明らかにする。

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Runaway electronFTU
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