Simulation of runaway electron orbit loss in an ITER-like equilibrium

ITERを模擬した平衡における逃走電子軌道損失のシミュレーション

松山 顕之; 矢木 雅敏; 影井 康弘*

Matsuyama, Akinobu; Yagi, Masatoshi; Kagei, Yasuhiro*

トカマクディスラプション時の乱れた磁場における逃走電子のダイナミクスを調べるために相対論的逃走電子軌道追跡コードETC-Relを拡張した。コードはITERを想定した上下非対称トカマクに適用され、相対論的ドリフト方程式はオイラー・ラグランジュ方程式に基づいてループ電圧を考慮して定式化される。ITERサイズの装置では装置サイズに対するポロイダルジャイロ半径の比が十分小さく、磁力線軌道と比較した電子軌道のゆがみは小さい。このことは、磁気島の重なりによる磁場のストキャスティック化が逃走電子閉じ込めを劣化させるうえで本質的に重要であることを示している。シミュレーションによって乱れた磁場におけるテスト粒子に平均2乗変位を評価すると、逃走電子の径方向輸送は非拡散的な特徴を持つことが示された。

Relativistic orbit-following code ETC-Rel is developed to study runaway electron dynamics in magnetic turbulence during tokamak disruptions. The code is applied to up-down asymmetric equilibrium like ITER, where relativistic drift equations are formulated on the basis of the Euler-Lagrange equations in Boozer coordinates especially taking into account loop voltage. For ITER-scale machines, since the ratio of poloidal gyroradius to the device size is much smaller than unity, the distortion of electron orbit with respect to the field-line trajectories is negligible. It indicates that enhancement of magnetic stochasticity due to overlapping of magnetic islands is essential for the degradation of runaway electron confinement. Simulations are used to calculate the mean-square displacement of test particles in magnetic turbulence, showing nondiffusive nature of the radial transport of runaway electrons.