Runaways are suprathermal electrons having sufficiently high energy to be continuously accelerated up to tens of MeV by a driving electric field (Connor and Hastie 1975 Nucl. Fusion15 415). Highly energetic runaway electron (RE) beams capable of damaging the tokamak first wall can be observed after a plasma disruption (Reux et al 2015 Nucl. Fusion55 129501). Therefore, it is of primary importance to fully understand their generation mechanisms in order to design mitigation systems able to guarantee safe tokamak operations. In a previous work, Sommariva et al (2018 Nucl. Fusion58), a test particle tracker was introduced in the JOREK 3D non-linear MHD code and used for studying the electron confinement during a simulated JET-like disruption. It was found in Sommariva et al (2018 Nucl. Fusion58) that relativistic electrons are not completely deconfined by the stochastic magnetic field taking place during the disruption thermal quench (TQ). This is due to the reformation of closed magnetic surfaces at the beginning of the current quench (CQ). This result was obtained neglecting the inductive electric field in order to avoid the unrealistic particle acceleration which otherwise would have happened due to the absence of collision effects. The present paper extends (Sommariva et al 2018 Nucl. Fusion58) analysing test electron dynamics in the same simulated JET-like disruption using the complete electric field. For doing so, a simplified collision model is introduced in the particle tracker guiding center equations. We show that electrons at thermal energies can become RE during or promptly after the TQ due to a combination of three phenomena: a first REs acceleration during the TQ due to the presence of a complex MHD-induced electric field, particle reconfinement caused by the fast reformation of closed magnetic surfaces after the TQ and a secondary acceleration induced by the CQ electric field.
逃走電子は、駆動電場によって連続的に加速され、数十MeVにまで達するのに十分な高いエネルギーを持つ超熱電子である(Connor and Hastie 1975 Nucl. Fusion15 415)。トカマクの第一壁を損傷させ得る高エネルギーの逃走電子(RE)ビームは、プラズマディスラプション後に観測され得る(Reux et al 2015 Nucl. Fusion55 129501)。したがって、安全なトカマク運転を保証できる緩和システムを設計するためには、その生成メカニズムを完全に理解することが最も重要である。以前の研究(Sommariva et al 2018 Nucl. Fusion58)では、JOREK 3次元非線形MHDコードにテスト粒子追跡コードが導入され、シミュレーションされたJET類似ディスラプション中の電子閉じ込めの研究に使用された。Sommariva et al (2018 Nucl. Fusion58)では、相対論的電子は、ディスラプションの熱クエンチ(TQ)中に発生する確率的磁場によって完全には閉じ込めを失わないことが見出された。これは、電流クエンチ(CQ)の開始時に閉磁気面が再形成されるためである。この結果は、衝突効果がないために生じたであろう非現実的な粒子加速を避けるために、誘導電場を無視して得られた。本論文は、(Sommariva et al 2018 Nucl. Fusion58)を拡張し、完全な電場を用いて同じシミュレーションされたJET類似ディスラプションにおけるテスト電子のダイナミクスを解析する。そのために、粒子追跡コードのガイドセンター方程式に簡略化された衝突モデルが導入される。我々は、熱エネルギーにある電子が、TQ中またはTQ直後に、三つの現象の組み合わせによってREになり得ることを示す: TQ中の複雑なMHD誘起電場の存在による最初のRE加速、TQ後の閉磁気面の急速な再形成による粒子の再閉じ込め、およびCQ電場によって誘起される二次加速。