In the Alcator C-Mod tokamak, relativistic runaway electron (RE) generation can occur during the flattop current phase of low density, diverted plasma discharges. Due to the high toroidal magnetic field (B0 = 5.4 T), RE synchrotron radiation is measured by a wide-view camera in the visible wavelength range (λ ≈ 400–900 nm). In this paper, a statistical analysis of over one thousand camera images is performed to investigate the plasma conditions under which synchrotron emission is observed in C-Mod. In addition, the spatiotemporal evolution of REs during one particular discharge is explored in detail via a thorough analysis of the distortion-corrected synchrotron images. To accurately predict RE energies, the kinetic solver CODE (Landreman et al 2014 Comput. Phys. Commun.185 847–855) is used to evolve the electron momentum-space distribution at six locations throughout the plasma: the magnetic axis and flux surfaces q = 1, 4/3, 3/2, 2, and 3. These results, along with the experimentally-measured magnetic topology and camera geometry, are input into the synthetic diagnostic SOFT (Hoppe et al 2018 Nucl. Fusion58 026032) to simulate synchrotron emission and detection. Interesting spatial structure near the surface q = 2 is found to coincide with the onset of a locked mode and increased MHD activity. Furthermore, the RE density profile evolution is fit by comparing experimental to synthetic images, providing important insight into RE spatiotemporal dynamics.
Alcator C-Modトカマクにおいて、相対論的逃走電子（RE）の生成は、低密度のダイバータ配位プラズマのフラットトップ電流位相中に発生し得る。高トロイダル磁場（B0 = 5.4 T）のため、REシンクロトロン放射は、可視波長域（λ ≈ 400–900 nm）の広視野カメラによって測定される。本論文では、C-Modにおいてシンクロトロン放射が観測されるプラズマ条件を調査するため、1000枚以上のカメラ画像の統計解析を行う。さらに、特定の放電におけるREの時空間的進化を、歪み補正されたシンクロトロン画像の徹底的な解析を通じて詳細に調べる。REエネルギーを正確に予測するため、運動論的ソルバーCODE（Landreauら 2014, Comput. Phys. Commun. 185, 847–855）を用いて、プラズマ全体の6つの位置、すなわち磁気軸およびフラックス面q = 1、4/3、3/2、2、3における電子運動量空間分布の時間発展を計算する。これらの結果は、実験的に測定された磁気トポロジーおよびカメラ幾何学とともに、合成診断ソフトウェアSOFT（Hoppeら 2018, Nucl. Fusion 58, 026032）への入力として用いられ、シンクロトロン放射とその検出過程をシミュレーションする。q = 2の表面近傍における興味深い空間構造が、ロックモードの発生およびMHD活動の増大と一致して見出された。さらに、実験画像と合成画像の比較によるRE密度分布の時間発展のフィッティングにより、REの時空間的ダイナミクスに関する重要な知見が得られた。