Generation of Runaway Electrons (REs) during plasma disruptions is of great concern for ITER and future reactors based on the tokamak concept. Unmitigated RE generation in the current STEP (Spherical Tokamak for Energy Production) concept design is modelled using the code DREAM, with hot-tail generation found to be the dominant primary generation mechanism and avalanche multiplication of REs found to be extremely high. Varying assumptions for the prescribed thermal quench (TQ) phase (duration, final electron temperature) as well as the wall time, the plasma-wall distance, and shaping effects, all STEP full-power and full-current unmitigated disruptions generate large RE beams (from 10 MA up to full conversion). RE mitigation is first studied by modelling idealised mixed impurity injections, with ad-hoc particle transport arising from the stochasticity of the magnetic field during the TQ, but no combination of argon and deuterium quantities allows runaways to be avoided while respecting the other constraints of disruption mitigation. Initial concept of STEP disruption mitigation system is then tested with DREAM, assuming two-stage shattered pellet injections (SPI) of pure followed by Ar+. Such a scheme is found to reduce the generation of REs by the hot-tail mechanism, but still generates a RE beam of about 13 MA. Options for further optimising the SPI scheme, for mitigating a large RE beam in STEP (benign termination scheme), as well as estimations of required RE losses during the current quench (from a potential passive RE mitigation coil) will also be discussed.
プラズマディスラプション中の逃走電子（REs）の生成は、ITERおよびトカマク概念に基づく将来の炉にとって大きな懸念事項である。現在のSTEP（Spherical Tokamak for Energy Production）概念設計における未緩和のRE生成は、コードDREAMを用いてモデル化されており、ホットテール生成が支配的な一次生成機構であり、REのなだれ増倍が極めて高いことが見出された。規定された熱クエンチ（TQ）位相（持続時間、最終電子温度）の仮定、ならびに壁時間、プラズマ・壁間距離、および形状効果を変化させると、すべてのSTEPフルパワー・フルカレントの未緩和ディスラプションは、大きなREビーム（10 MAから完全変換まで）を生成する。RE緩和は、まず理想化された混合不純物入射をモデル化することによって研究される。そこでは、TQ中の磁場の確率性から生じるアドホックな粒子輸送を仮定するが、アルゴンと重水素の量のいかなる組み合わせも、ディスラプション緩和の他の制約を尊重しながら逃走を回避することを可能にしない。次に、STEPディスラプション緩和システムの初期概念がDREAMを用いて試験される。そこでは、純粋な に続いてAr+という二段階の破砕ペレット入射（SPI）を仮定する。そのような方式は、ホットテール機構によるREの生成を低減することが見出されたが、それでも約13 MAのREビームを生成する。SPI方式をさらに最適化するための選択肢、STEPにおける大きなREビームを緩和するための選択肢（良性終了方式）、ならびに電流クエンチ中に必要なRE損失の推定（潜在的な受動RE緩和コイルによる）についても議論される。