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Confinement of passing and trapped runaway electrons in the simulation of an ITER current quench

Konsta Särkimäki, Javier Artola, Matthias Hoelzl, the JOREK Team2022年被引用 9Nuclear FusionIF 3出版社

Runaway electrons (REs) present a high-priority R&D issue for ITER but little is known about the extent to which RE generation is affected by the stochastic field intrinsic to disrupting plasmas. RE generation can be modelled with reduced kinetic models and there has been recent progress in involving losses due to field stochasticity, either via a loss-time parameter or radial transport coefficients which can be estimated by tracing test electrons in 3D fields. We evaluate these terms in ITER using a recent JOREK 3D MHD simulation of plasma disruption to provide the stochastic magnetic fields where RE markers are traced with the built-in particle tracing module. While the MHD simulation modelled only the current quench phase, the case is MHD unstable and exhibits similar relaxation as would be expected during the thermal quench. Therefore, the RE simulations can be considered beginning right after the thermal quench but before the MHD relaxation is complete. The plasma is found to become fully stochastic for 8 ms and the resulting transport is sufficient to overcome RE avalanche before flux surfaces are reformed. We also study transport mechanisms for trapped REs and find those to be deconfined as well during this phase. While the results presented here are not sufficient to assess the magnitude of the formed RE beam, we show that significant RE losses could be expected to arise due to field stochasticity.

日本語訳

runaway electrons(RE)はITERにとって優先度の高い研究課題であるが、RE生成がディスラプションに固有の確率的磁場によってどの程度影響を受けるかについては、ほとんど知られていない。RE生成は縮約運動論モデルを用いてモデル化でき、最近では損失項の導入も進んでいる。損失項には、損失時間パラメータによるものと、3次元場中でテスト電子を追跡して算出される動径輸送係数によるものの2種類がある。我々は、最近のJOREK 3次元MHDディスラプションシミュレーションを用いて、これらの項をITER配位について評価する。このシミュレーションは電流クエンチ期のみをモデル化しているが、このケースはMHD的に不安定であり、熱クエンチ期に予想されるのと同様の緩和を示す。したがって、REシミュレーションは熱クエンチ直後からMHD緩和完了前までの期間を対象としていると見なせる。プラズマは8msの間に完全に確率的になり、その結果生じる輸送は、磁気面が再形成される前にREなだれを抑制するのに十分である。また、捕捉REの輸送機構についても研究し、この期間中に捕捉REも非閉じ込め化することを見出した。ここで示した結果は、形成されるREビームの規模を評価するには十分ではないが、磁場の確率性により有意なRE損失が生じ得ることを示している。

装置

iter高精度(タイトル一致)

wiki

ITERRunaway electron
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