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Toroidal phase of post-disruption runaway electron loss to wall in presence of applied 3D fields in DIII-D

Xue Bai, Eric M. Hollmann, Yueqiang Liu, Claudio Marini2026年8月Nuclear FusionIF 3出版社

The toroidal distribution of runaway electrons (REs) striking the centre post in DIII-D post-disruption RE final loss events is simulated utilizing the MARS-F code combined with the REORBIT module, by tracing the guiding-centre drift orbits of test REs in the presence of external (applied) plus internal (intrinsic instability) 3D fields. To better recover the experimental results, three different equilibria with different safety factor profiles are adopted. Dominant resistive magnetohydrodynamic instabilities are found to be m/n= 2/1, 3/2 and 1/1 modes (where m and n are the poloidal and toroidal mode numbers). Externally applied n= 1 resonant magnetic perturbations (RMPs), with both even and odd parity configuration, are considered in each equilibrium. Locking of MHD instability to the applied RMPs is simulated by minimizing the total perturbed magnetic energy in the plasma. The simulated toroidal locations, where most REs strike in the presence of an edge m/n = 2/1 instability and the n = 1 RMPs in even parity, are found to agree well with experiments. Modelling also captures the measured n = 2 RE loss pattern on the wall for experiments where an edge m/n = 3/2 instability is dominant instead of the m/n = 2/1 mode. The key overall findings include (a) the measured global RE toroidal impact pattern in experiments can be explained by a locked resistive kink instability, (b) the toroidal phase of the locked mode is well predicted by minimizing the total perturbed magnetic energy, and (c) this edge locked mode determines the toroidal phase of the peak RE wall impact.

日本語訳

DIII-Dのディスラプション後RE最終損失事象において中心ポストに衝突する逃走電子(REs)のトロイダル分布は、外部(印加)および内部(固有不安定性)3D場の存在下でテストREのガイド中心ドリフト軌道を追跡することにより、MARS-FコードとREORBITモジュールを組み合わせてシミュレーションされる。実験結果をよりよく再現するために、異なる安全係数プロファイルを持つ3つの異なる平衡が採用される。支配的な抵抗性磁気流体力学不安定性は、m/n= 2/1、3/2および1/1モード(ここでmとnはポロイダルおよびトロイダルモード数である)であることが見出される。外部印加のn= 1共鳴磁気摂動(RMPs)が、偶数および奇数パリティ構成の両方で、各平衡において考慮される。MHD不安定性の印加RMPへのロッキングは、プラズマ中の全摂動磁気エネルギーを最小化することによってシミュレーションされる。偶数パリティにおけるエッジm/n = 2/1不安定性とn = 1 RMPsの存在下で、ほとんどのREが衝突するシミュレーションされたトロイダル位置は、実験とよく一致することが見出される。モデリングはまた、m/n = 2/1モードの代わりにエッジm/n = 3/2不安定性が支配的である実験について、壁上の測定されたn = 2 RE損失パターンを捉える。主要な全体的知見は、(a) 実験で測定された全体的なREトロイダル衝突パターンは、ロックされた抵抗性キンク不安定性によって説明できること、(b) ロックされたモードのトロイダル位相は、全摂動磁気エネルギーを最小化することによってよく予測されること、および (c) このエッジロックモードがピークRE壁衝突のトロイダル位相を決定すること、を含む。

装置

diii-d高精度(タイトル一致)

wiki

DIII-DPlasma disruptionRunaway electron

AIによる論文要約

DIII-Dにおける印加3次元磁場存在下でのディスラプション後逃げ電子の壁損失のトロイダル位相
JA核融合プラズマのディスラプション、逃げ電子、3D磁場による制御を学ぶ学生・研究者。実験とシミュレーションの対応やMHD不安定性の影響を知りたい人。#核融合 #逃げ電子 #DIII-D #MHD不安定性 #RMP
LLM向け: {"Title": "DIII-Dにおける3D磁場印加時のディスラプション後逃げ電子損失のトロイダル位相", "Authors": "論文情報に記載なし", "…

核融合装置DIII-Dで、プラズマ急停止(ディスラプション)後に発生する高エネルギー逃げ電子が壁に当たる位置をシミュレーションで調べた。MARS-FコードとREORBITモジュールを使い、外部3次元磁場と内部不安定性を考慮して電子軌道を追跡。支配的な抵抗性MHD不安定性は2/1、3/2、1/1モード。外部n=1 RMPとのロックを摂動磁気エネルギー最小化で再現した。実験でのトロイダル方向の衝突パターンはロックした抵抗性キンク不安定性で説明でき、壁衝突ピークの位相はエッジのロックモードが決めることが分かった。

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