This work explains the anomalously high runaway electron (RE) pitch angles inferred in the flat-top of dedicated Tokamak à Configuration Variable (TCV) experiments. Kinetic modelling shows that the resonant interaction between the gyromotion of the electrons and the toroidal magnetic field ripple will give rise to strong pitch angle scattering in TCV. The resulting increase in synchrotron radiation power losses acts as a RE energy barrier. These observations are tested experimentally by a magnetic field ramp-down, which gradually reduces the resonant parallel momentum at which the REs interact with the ripple. Resulting changes in synchrotron emission geometry and intensity are observed using three multi-spectral camera imaging systems, viewing the RE beam at distinct spatial angles in multiple wavelength ranges. Experimental reconstructions of the RE distribution in momentum- and real-space are consistent with kinetic model predictions.
本研究は、専用のTCV（Tokamak à Configuration Variable）実験のフラットトップにおいて推測された異常に高い逃走電子（RE）ピッチ角を説明するものである。運動論的モデリングは、電子のジャイロ運動とトロイダル磁場リップルとの間の共鳴相互作用が、TCVにおいて強いピッチ角散乱を引き起こすことを示している。その結果生じるシンクロトロン放射パワー損失の増加は、REエネルギー障壁として働く。これらの観測は、磁場ランプダウンによって実験的に検証される。このランプダウンは、REがリップルと相互作用する際の共鳴平行運動量を徐徐に減少させる。その結果生じるシンクロトロン放出の形状と強度の変化は、複数の波長範囲で異なる空間角度からREビームを観測する3つの多スペクトルカメラ撮像システムを用いて観測される。運動量空間および実空間におけるRE分布の実験的再構築は、運動論的モデルの予測と一致する。