A new fluid model for runaway electron (RE) simulation based on fluid description is introduced and implemented in the magnetohydrodynamics (MHD) code M3D-C1, which includes self-consistent interactions between plasma and REs. The model utilizes the method of characteristics to solve the continuity equation for the RE density with large convection speed, and uses a modified Boris algorithm for pseudo particle pushing. The model was employed to simulate MHD instabilities happening in a RE final loss event in the DIII-D tokamak. Nonlinear simulation reveals that a large fraction of REs get lost to the wall when kink instabilities are excited and form stochastic field lines in the outer region of the plasma. Plasma current converts from RE current to Ohmic current. Given the agreements with experiment on RE loss ratio and mode growing time, the simulation model provides a reliable tool to study macroscopic plasma instabilities in existence of RE current, and can be used to support future studies of RE mitigation strategies in ITER.
逃走電子（RE）シミュレーションのための新しい流体モデルを、流体記述に基づいて導入し、プラズマとREの間の自己無撞着な相互作用を含む磁気流体力学（MHD）コードM3D-C1に実装した。このモデルは、大きな対流速度を持つRE密度の連続方程式を解くために特性曲線法を利用し、擬似粒子の押し出しには修正ボリスアルゴリズムを用いる。このモデルを適用して、DIII-DトカマクにおけるRE最終損失事象中に発生するMHD不安定性をシミュレーションした。非線形シミュレーションにより、キンク不安定性が励起され、プラズマ外側領域に確率的磁力線が形成されると、REの大部分が壁に損失することが明らかになった。プラズマ電流はRE電流からオーミック電流へと変換される。RE損失率とモード成長時間に関する実験との一致を踏まえると、このシミュレーションモデルは、RE電流の存在下での巨視的プラズマ不安定性を研究するための信頼できるツールを提供し、ITERにおける将来のRE緩和戦略の研究を支援するために使用できる。