The effects of impurities on avalanche generation of runaway electron (RE) are investigated using a relativistic bounce-averaged drift-kinetic equation that combines the effects of impurities, stochastic magnetic perturbations (SMFs), and synchrotron radiation (Hoppe et al 2021 Comput. Phys. Commun.268 108098). The momentum range of RE is established through the balance between SMFs induced diffusion rate and acceleration rate (Li et al 2017 Plasma Phys. Control. Fusion59 055003). Impurity injection affects momentum-space dynamics of RE by modifications to bremsstrahlung radiation and collision-induced pitch-angle scattering and slowing-down processes, which leads to enhancement of both the sustainment and avalanche threshold electric fields ( and ) as well as reduction of the avalanche growth rate. However, the inclusion of impurity contributions to the avalanche source term leads to a rapid increase in avalanche growth rate once the electric field exceeds . Furthermore, parameter scans based on ITER and DIII-D demonstrate that higher post-TQ temperature and higher amount of injected high-Z impurities are beneficial for raising the avalanche threshold electric field. These results may provide some useful theoretical insights for strategies of suppressing RE.
不純物が逃走電子（RE）のなだれ生成に及ぼす影響を、不純物、確率的磁場摂動（SMFs）、およびシンクロトロン放射の効果を組み合わせた相対論的バウンス平均化ドリフト運動論方程式（Hoppe et al 2021 Comput. Phys. Commun.268 108098）を用いて調べた。REの運動量範囲は、SMFs誘起拡散率と加速率の間の釣り合いによって確立される（Li et al 2017 Plasma Phys. Control. Fusion59 055003）。不純物入射は、制動放射および衝突誘起ピッチ角散乱・減速過程の変更を通じて運動量空間におけるREダイナミクスに影響を及ぼし、維持およびなだれ閾値電場（ と ）の両方を増強するとともに、なだれ成長率を低減させる。しかしながら、なだれソース項への不純物寄与を含めると、電場が を超えると、なだれ成長率の急激な増加が生じる。さらに、ITERおよびDIII-Dに基づくパラメータスキャンは、より高いTQ後温度とより多くの高Z不純物入射が、なだれ閾値電場を上昇させるのに有利であることを実証している。これらの結果は、RE抑制戦略に対していくつかの有益な理論的洞察を提供する可能性がある。