We present a model for the particle balance in the post-disruption runaway electron plateau phase of a tokamak discharge. The model is constructed with the help of, and applied to, experimental data from TCV discharges investigating the so-called 'low-Z benign termination' runaway electron mitigation scheme. In the benign termination scheme, the free electron density is first reduced in order for a subsequently induced MHD instability to grow rapidly and spread the runaway electrons widely across the wall. We show that the observed non-monotonic dependence of the free electron density with the measured neutral pressure is due to plasma re-ionization induced by runaway electron impact ionization. At higher neutral pressures, more target particles are present in the plasma for runaway electrons to collide with and ionize. Parameter scans are conducted to clarify the role of the runaway electron density and energy on the free electron density, and it is found that only the runaway electron density has a noticeable impact. While the free electron density is shown to be related to the spread of heat fluxes at termination, the exact cause for the upper neutral pressure limit remains undetermined and an object for further study.
我々は、トカマク放電におけるディスラプション後の逃走電子プラトー相での粒子バランスのモデルを提示する。このモデルは、いわゆる「低Z無害終端」逃走電子緩和方式を調査するTCV放電からの実験データを用いて構築され、適用される。無害終端方式では、自由電子密度を最初に減少させ、それによって後に誘起されるMHD不安定性が急速に成長し、逃走電子を壁全体に広く拡散させる。我々は、観測された自由電子密度の測定中性圧力に対する非単調依存性が、逃走電子の衝突電離によって誘起されるプラズマ再電離に起因することを示す。より高い中性圧力では、逃走電子が衝突して電離するための標的粒子がプラズマ中により多く存在する。パラメータスキャンを実施して、逃走電子密度とエネルギーが自由電子密度に与える役割を明らかにし、逃走電子密度のみが顕著な影響を持つことが見出された。自由電子密度は終端時の熱流束の拡がりに関連することが示される一方、上部中性圧力限界の正確な原因は未解明のままであり、今後の研究課題である。