Role of kinetic instability in runaway electron avalanche and elevated critical electric fields
研究了动力学哨声波不稳定性对逃逸电子雪崩的影响。从DIII-D实验的参数，我们表明，稀土散射激发哨声波可以解释几个不太了解的实验结果中看到的各种托卡马克。我们发现雪崩增长率和阈值电场的增加，使本模型更接近观察比以前的结果。动力学不稳定性的激发和共振电子的散射计算自洽使用准线性模型。我们还解释了在DIII-D静态RE实验中观察到的电子回旋发射（ECE）信号的快速增长和极低频哨声模的激发[D. A. Spong等人，提交至Phys. Rev. Lett.]。这些结果表明，通过控制背景热等离子体温度，可以在托卡马克破裂中自发激发等离子体波，并抑制逃逸电子的雪崩产生。
2018-01-05 physics.plasm-ph
Kinetic modelling of runaway electron generation in argon-induced disruptions in ASDEX Upgrade
大量的材料注入已经被提出作为一种方法来减轻形成的相对论逃逸电子束，可能会导致在托卡马克等离子体中断。在本文中，我们分析了在11个ASDEX升级放电中观察到的失控生成，其中使用大量气体注入触发中断。我们提出了数值模拟的情况下，在轴上等离子体条件的特点，实验观测的约束下，使用的描述与自洽电场和温度演化的失控动力学在二维动量空间和零维真实空间。我们描述的电子分布函数的演变过程中的中断，并显示，失控的种子代占主导地位的热尾在所有的模拟放电。我们重现所观察到的依赖性的电流耗散率在失控的平台阶段的注入氩气的量。我们的模拟还表明，在注入氩气的阈值量以上，电流淬灭后的电流密度强烈依赖于氩气密度。在实验中没有观察到这种趋势，这表明0 D动力学模型未捕获的效应-例如失控的种子运输-也很重要。
2020-08-27 physics.plasm-ph
Interpretation of runaway electron synchrotron and bremsstrahlung images
在DIII-D逃逸电子同步辐射图像中观察到的新月形光斑形状被证明是由发射辐射的高度各向异性、相机的有限光谱范围和逃逸物的分布引起的。有限的光谱相机范围被发现是特别重要的，因为从高场侧的辐射可以通过一个因子$10^6$比从低场侧在DIII-D的辐射更强。通过将失控动力学的动力学模型与合成同步加速器诊断相结合，我们看到，动力学模型（如径向传输）所描述的物理过程可能会限制失控的能量。我们表明，人口的失控与较低的主导能量和较大的俯仰角比那些由动力学模型预测的提供了更好的匹配同步加速器测量。使用一种新的合成韧致辐射诊断，我们还模拟了伽玛射线成像仪（GRI）诊断在DIII-D的解决失控产生的韧致辐射的空间分布。
2017-12-12 physics.plasm-ph
Experimental investigation of kinetic instabilities driven by runaway electrons in the EXL-50 spherical torus
本研究在EXL-50球形环中首次实验观测逃逸电子驱动的高频啁啾不稳定性，验证其频率、激发阈值与等离子体密度的关系及密度稳定机制。
2023-07-13 physics.plasm-ph
Compressional Alfvén eigenmodes excited by runaway electrons
在磁聚变实验中观测到了高能离子驱动的压缩Alfvén本征模。在本文中，我们表明，模式也可以由失控的电子在破裂后等离子体中形成，这可以解释动力学不稳定性与大量的气体注入DIII-D破坏实验中观察到的驱动。模式结构的计算，是与实验观察一致的频率。使用从动力学模拟获得的逃逸电子分布函数，模式生长率计算和发现超过碰撞阻尼率时，逃逸电子密度超过阈值。CAE的激发提出了一种新的可能途径，以减轻种子逃逸电子在电流猝灭和超越雪崩。
2020-10-02 physics.plasm-ph
Simulating the nonlinear interaction of relativistic electrons and tokamak plasma instabilities: Implementation and validation of a fluid model
为了模拟托卡马克聚变等离子体中的破裂，提出了一个描述相对论逃逸电子演化及其与背景等离子体相互作用的流体模型。该模型的总体目标是自洽地描述失控电子（RE）和等离子体不稳定性在破坏过程中的非线性耦合演化。在这个模型中，逃逸电子被认为是一个单独的流体物种，其中初始种子是通过Dreicer源产生的，最终通过雪崩机制生长（可以很容易地添加其他相关的源机制）。逃逸电子的平流被认为主要是沿着场线，但也考虑到ExB漂移。该模型是在非线性磁流体动力学（MHD）代码JOREK的基础上Bezier有限元，电流耦合到热等离子体。基准的代码与一维逃逸电子代码GO是使用人工热淬火圆形等离子体。作为第一个演示，该代码适用于在ITER等离子体的轴对称冷垂直位移事件的问题，揭示显着不同的动态计算的情况下，没有失控的电子之间。虽然它是不可行的，以实现完全现实的逃逸电子速度接近光速的缓慢演变的等离子体不稳定性的完整模拟，代码被证明是适合于研究各种MHD的MHD-RE相互作用的MHD活性和中断相关的等离子体。
2019-06-28 physics.plasm-ph
Coupled 2-D MHD and runaway electron fluid simulations of SPARC disruptions
本研究利用 M3D-C1 开展二维环对称 MHD 与逃逸电子流体耦合模拟，探究 SPARC 托卡马克破裂中逃逸电子的演化，验证了与低保真模型的一致性，并首次系统比较了不同逃逸电子主要来源。
2025-03-24 physics.plasm-ph
Hybrid kinetic-MHD simulation on the formation of runaway electron current plateau during a current quench process
Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学）；University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）
本文开发耦合NIMROD代码三维非线性扩展MHD模型的全粒子PIC模型，模拟电流猝灭中逃逸电子电流平台形成，揭示高度相对论性逃逸电子的梯度-B与曲率漂移对其产生和运动的显著作用。
2026-08-18 physics.plasm-ph
Fluid and kinetic studies of tokamak disruptions using Bayesian optimization
该研究利用贝叶斯优化探索 ITER 多种物质注入破裂情景，并系统比较 DREAM 中流体与动力学模型对逃逸电子产生及缓解效果的预测差异。
2024-07-05 physics.plasm-ph
An asymptotic-preserving 2D-2P relativistic Drift-Kinetic-Equation solver for runaway electron simulations in axisymmetric tokamaks
本文提出了一种渐近保持（AP）、一致收敛的相对论性碰撞漂移动力学方程（rDKE）数值格式，用于模拟轴对称环形磁场中的逃逸电子.该方法是来自一个精确的格林函数解与数值近似的量化影响，并导致一个简单的，两步操作分裂算法，由碰撞欧拉步骤，和拉格朗日轨道积分步骤与分析规定的内核。该方法的AP字符的主要数值误差的分析表明，以及通过数值实验。我们证明了该算法的能力，提供准确的答案，无论等离子体碰撞的圆形轴对称托卡马克几何形状。
2021-05-04 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Self-consistent simulation of resistive kink instabilities with runaway electrons
本研究提出并在M3D-C1代码中实现含等离子体与逃逸电子自洽相互作用的新型流体模型，成功模拟DIII-D托卡马克逃逸电子损失事件中的扭结不稳定性，与实验吻合良好，可为ITER逃逸电子缓解策略研究提供支撑。
2021-04-22 physics.plasm-ph
Kinetic modelling of runaway electron avalanches in tokamak plasmas
当环形电场的加速力超过库仑碰撞产生的碰撞拖曳力时，托卡马克等离子体中会产生逃逸电子（RE）。在国际热核实验堆中，预计破坏主要通过撞击碰撞产生RE，其中足够的动量可以从现有的逃逸物转移到减慢电子以将后者运输到临界动量以上，从而引发RE雪崩。由于撞击逃逸物通常以相对于局部磁场方向的动量的显著垂直分量散射，因此这些粒子具有高度磁化。因此，动量动力学需要一个完整的3-D动力学描述，因为这些电子是高度敏感的磁不均匀性的环形配置。导出了一个反弹平均的撞击源项。本文用LUKE程序求解三维线性化的相对论性电子Fokker-Planck方程，通过计算电子分布函数对恒定平行电场的响应，研究了Dreicer机制和碰撞碰撞过程联合作用下稀土离子的产生.这项工作表明，即使在非破坏性的情况下，雪崩效应也很重要。稀土形成通过撞击碰撞被发现强烈减少时发生的磁轴，因为被困的电子不能有助于稀土人口。雪崩机制的相对重要性作为RE形成的关键参数的函数进行了研究;等离子体温度和电场强度。与理论预测一致，模拟结果表明，在低温和电场中，撞击是RE的主要来源，并且可以在RE生成中发挥重要作用，包括在非破坏性场景中。
2015-03-20 physics.plasm-ph
Runaway expansion in confined quasi-2D plasmas and vortex fluids
在理想流体中的受限准二维引导中心等离子体和相互作用的线涡系统是具有无限相互作用距离的哈密顿系统的例子。利用涡的热力学极限的标准熵极大化方法，研究了当涡变为无穷小并形成连续场时，具有负比数的亚稳态的存在性。我们发现了亚稳态，并认为这意味着一个失控的反应，导致快速膨胀的一个封闭的等离子体或流体类似的快速崩溃的球状星团在天体物理学。
2010-11-06 math-ph math.MP physics.plasm-ph
On the synchrotron emission in kinetic simulations of runaway electrons in magnetic confinement fusion plasmas
在磁约束核聚变（MCF）等离子体中，如何避免或减缓逃逸电子（RE）的产生，对ITER的安全运行具有重要意义。为了开发这些策略，需要精确的诊断能力，允许在这些等离子体中的RE分布函数的良好估计。在MCF中RE的同步辐射（SR）除了是RE在高能相对论区域中的主要阻尼机制之一之外，在当前的MCF实验中常规地用于推断RE能量和俯仰角分布函数的参数。在本文中，我们解决了长期存在的问题，不同的RE分布函数和它们相应的同步辐射之间的关系，同时包括：全轨道效应，每个电子的SR的光谱和角分布的信息，和基本的几何光学相机。我们研究了极向平面上的空间分布，以及逃逸电子同步辐射谱期望值的统计特性。我们观察到相机测量的同步辐射对RE的俯仰角分布有很强的依赖性，即我们发现相机测量的SR空间分布的新月形形状与小俯仰角的RE分布有关，而椭圆形形状与较大俯仰角的失控分布有关。由相机测量的同步辐射与RE能量、边缘处的q分布的值和所选波长范围的弱依赖性被观察到。此外，我们发现，过度简化的SR的角度依赖性的变化的同步辐射光谱的形状，并高估其振幅约20倍的雪崩RE和约60倍的单能量分布的失控。
2017-07-13 physics.plasm-ph
Spatiotemporal analysis of the runaway distribution function from synchrotron images in an ASDEX Upgrade disruption
利用同步辐射诊断工具SOFT和耦合流体动力学模拟分析了ASDEX升级放电中被氩气注入破坏的逃逸电子（RE）的同步辐射图像。我们表明，失控分布的演变是很好地描述了初始热尾种子人口，这是加速到25-50兆电子伏之间的能量在电流淬火，连同雪崩失控尾巴，它具有指数下降的能谱。我们发现，虽然雪崩分量进行了绝大多数的电流，它是高能量的种子残余，占主导地位的同步辐射。从流体动力学模拟的见解，失控的种子组件的演变的分析模型的开发和用于重建的RE束的径向密度分布。分析表明，所观察到的变化的同步辐射图案从圆形到新月形的逃逸密度的径向轮廓的快速重新分布所造成的。
2021-02-05 physics.plasm-ph
Parametric upconversion of lower hybrid wave by runaway electrons in tokamak
研究了大振幅低杂波泵浦光参量衰减为逃逸电子模和上边带模的动力学形式。泵浦和边带对逃逸电子施加有质动力，驱动逃逸模式。与后者相关的密度扰动与由于泵浦而产生的振荡速度一起跳动，以产生边带。逃逸电子的有限平行速度扩展将参数不稳定性转变为受激康普顿散射过程，其中增长率与泵浦幅度的平方成比例。由此产生的大相速度波可以潜在地产生相对论电子。
2017-10-06 physics.plasm-ph
Runaway electron modelling in the self-consistent core European Transport Simulator, ETS
相对论逃逸电子是托卡马克装置中的一个主要问题。欧洲集成建模框架（EU-IM），通过提供一个标准的通信数据结构，使不同的物理代码的集成相对容易，促进了不同的等离子体模拟工具的集成。在EU-IM中采用了三层模型方法进行逃逸电子模拟。最近，一些失控的电子建模模块已被集成到这个框架。第一级建模（失控指示器）仅限于指示是否可能或可能产生失控电子。第二层（失控流体）采用类似于GO代码的方法，使用分析公式来估计失控电子电流密度的变化。第三个层次是基于电子动力学的解决方案。LUKE是一个这样的代码，它可以通过求解反弹平均的Fokker-Planck方程来处理超环面引起的效应。另一种方法被用于NORSE，它具有完全非线性的碰撞算子，使其能够模拟电子分布的主要变化，例如滑离。这两个代码处理辐射对失控分布的影响。这些失控的电子建模代码是在不同阶段的整合到欧盟-IM基础设施，并进入欧洲运输模拟器（ETS），这是一个完全功能模块化的1.5D核心运输模拟器。采用Runaway Fluid的ETS以实现类似物理特性的GO代码为基准。动力学求解器的相干集成需要在耦合上做更多的努力，特别是关于失控和热种群之间的边界的定义，以及电阻率的一致性计算。其中一些问题进行了讨论。
2020-09-30 physics.plasm-ph
High-beta runaway transitions in a fluid model of electromagnetic ion-temperature-gradient turbulence
Princeton Plasma Physics Laboratory（普林斯顿等离子体物理实验室）
基于回旋动理学推导出最小流体模型，研究等离子体beta超过临界值时湍流从带状流主导转变为径向细长流管态的机制，发现雷诺应力被麦克斯韦应力和抗磁应力压倒时发生转变，并得到应力比与beta和ITG的幂律标度。
2026-06-03 physics.plasm-ph
On the relativistic large-angle electron collision operator for runaway avalanches in plasmas
大角度库仑碰撞导致等离子体中逃逸电子的雪崩产生。我们提出了第一个完全保守的大角度碰撞算子，来自相对论玻尔兹曼算子。与以前的大角度碰撞模型的关系进行了研究，并评估其有效性。我们提出了一种形式的广义碰撞算子，这是适合于在一个数值动力学方程求解器的实施，并展示了失控的电子增长率的影响。最后，我们考虑了反向雪崩效应，失控的大角度碰撞减慢，并表明，运营商的选择是很重要的，如果电场接近雪崩阈值。
2017-08-29 physics.plasm-ph
Adjoint Fokker-Planck equation and runaway electron dynamics
利用伴随Fokker-Planck方程方法研究了高度相对论逃逸电子的逃逸几率函数和期望慢化时间，包括同步辐射引起的能量损失.与蒙特卡罗模拟方法直接对应，逃逸概率函数在逃逸分界线上具有平滑过渡，这可归因于动力学方程中俯仰角散射项的影响。然而，对于相同的数值精度，伴随方法是更有效的比蒙特卡罗方法。期望慢化时间为实验中估算失控电流衰减时间提供了一种新方法。结果表明，当E接近临界电场时，高能电子的衰变速率很慢。这种效应进一步导致先前在逃逸电子群体中发现的滞后。
2016-01-21 physics.plasm-ph
Non-thermal electron cyclotron emission during runaway plateau in tokamak disruptions from a highly anisotropic dielectric tensor
Seoul National University（首尔大学）；Nuclear Research Institute for Future Technology and Policy, Seoul National University（首尔大学未来技术与政策核研究所）；POSTECH（浦项工科大学）
本文基于热等离子体色散张量推导非热电子回旋辐射系数和动能不稳定性驱动率，通过KIAT和SYNO代码验证，揭示了托卡马克失稳实验中非热电子回旋辐射的可能机制。
2026-07-31 physics.plasm-ph
Calculation of the runaway electron current in tokamak disruptions
本文针对托卡马克破裂中的逃逸电子电流，推导并分析了基于约化动力学建模的密度、平均速度和平均动能矩的计算方案，涵盖热尾与雪崩机制，并通过ITER破裂模拟验证其物理有效性和计算效率。
2023-09-15 physics.plasm-ph
Effective Critical Electric Field for Runaway-Electron Generation
在这封信中，我们调查的因素，影响的有效临界电场逃逸电子产生的等离子体。我们提出了动力学方程的数值解，并讨论了阈值电场的影响。我们表明，显着的逃逸电子形成所需的有效电场往往高于以前计算的，由于（1）非常强烈的依赖性的初级产生温度，和（2）同步辐射损失。我们还解决了有效的临界场的背景下，从失控的增长到衰退的过渡。我们发现协议与最近的实验，但表明，观察到的一个升高的有效临界场主要是由于在动量空间分布的离家出走的变化，只有在较小的程度上，在临界场的事实上的变化。
2015-03-06 physics.plasm-ph
Hybrid Kinetic-MHD Simulations of Drift-Orbit Effects on the Stability and Non-Linear Dynamics of Runaway Electron Beams
Max Planck Institute for Plasma Physics（马普等离子体物理研究所）；Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）
本研究采用JOREK代码的混合模型，探究逃逸电子束的有限轨道宽度效应，发现其对撕裂模的稳定作用主导额外模式耦合，可显著改变逃逸电子束的磁流体动力学稳定性与非线性动力学。
2026-08-04 physics.plasm-ph
Self-mediation of runaway electrons via self-excited wave-wave and wave-particle interactions
University of Maryland, College Park（马里兰大学帕克分校）；Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）；School of Nuclear Science and Technology, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学核科学技术学院）；School of Computational Science and Engineering, Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院计算科学与工程学院）
本研究通过自激发波波和波粒相互作用，揭示了runaway电子在等离子体中非线性饱和过程中的自调解机制，显著降低了高能runaway电子电流。
2026-03-07 physics.plasm-ph
Electron runaway in ASDEX Upgrade experiments of varying core temperature
在ASDEX升级材料注入实验中，大量破坏后逃逸电子电流的形成由逃逸电子的小种子种群的雪崩倍增确定。对于这些情况下的调查，逃逸电子的描述耦合1.5D传输求解器ASTRA-STRAHL的流体模型描述热尾机制引起的电子逃逸进行了修改。应用于ASDEX升级放电#33108中的组合背景等离子体演化、材料注入和逃逸电子生成的模拟中，用于电子逃逸的Dreicer和热尾机制都仅产生$\sim$ 3 $~$ kA的逃逸电流。在较冷的等离子体与核心电子温度$T_\mathrm{e,c}$低于9 $~$ keV，后中断失控电流被预测为不敏感的初始温度，与实验观察。然而，在更热的等离子体与$T_\mathrm{e,c} > 10~\mathrm{keV}$，热尾失控可以增加高达一个数量级，大大有助于总的破坏后失控电流。然而，在ASDEX升级高温失控实验中，尽管初级和次级失控条件有利，但在中断结束时没有观察到失控电流。
2021-05-07 physics.plasm-ph
Efficient calculation of the moments of runaway electron distribution functions
本文针对等离子体破裂中的逃逸电子问题，以 Fülöp 雪崩分布函数为例，解析并数值计算其零至二阶矩，形成高效 MATLAB 计算规则并评估参数空间中的电流与动能密度。
2024-10-29 physics.plasm-ph
Collision operator for electron runaway in cold weakly-ionized plasmas
本研究针对冷弱电离等离子体中Dreicer机制的非扩散特性，提出结合Fokker-Planck算符与Boltzmann算符的碰撞算符，可精确描述非扩散电子动力学，助力无逃逸托卡马克启动设计。
2025-09-03 physics.plasm-ph
Runaway electron synchrotron radiation in a vertically translated plasma
托卡马克装置中逃逸电子的同步辐射与逃逸电子束的位置、大小、逃逸电子能量和间距分布以及观测者的位置有关。我们表明，实验同步辐射图像的垂直移动失控的电子束扫过探测器在TCV托卡马克同意与合成同步辐射诊断软件的预测。该实验验证为综合诊断的理论基础提供了信心，该综合诊断用于基准理论模型和探测失控动态。我们提出了一个比较TCV的同步辐射测量与一致磁场中失控动力学的动力学理论的预测。我们发现，要解释检测到的同步辐射，显着的非碰撞俯仰角散射以及径向运输的RE将是必要的。这种效应可能是由磁扰动的存在引起的，这应该在未来的TCV实验中进一步研究。
2020-08-18 physics.plasm-ph
Effect of partially ionized impurities and radiation on the effective critical electric field for runaway generation
我们推导出一个公式的有效临界电场失控的产生和衰变，占部分电离杂质的存在下，结合同步辐射和韧致辐射损失。结果表明，有效临界场比经典的Connor-Hastie场大得多，甚至超过了用总电子密度（包括自由电子和束缚电子）代替自由电子密度所得到的值.使用动力学方程求解器与感应电场，我们表明，失控电流衰减后，杂质注入预计是线性的时间和比例的有效临界电场在高电感托卡马克装置。这与逃逸电子的缓解策略的功效相关，因为它减少了实现一定电流衰减速率所需的注入杂质的量。
2018-05-02 physics.plasm-ph
Self-consistent simulation of compressional Alfvén eigenmodes excited by runaway electrons
在实验中观察到托卡马克破裂电流猝灭（CQ）阶段的阿尔夫文模。在DIII-D中，这些模式的激发与高能逃逸电子的存在相关联，并且强模式激发通常与RE平台形成的失败相关联。在这项工作中，我们提出了自洽的动力学MHD模拟的RE驱动的压缩阿尔文本征模（CAE）在DIII-D中断的情况下，提供了一个解释的CQ模式。模拟结果表明，高能俘获RE通过其进动运动与Alfvén模发生共振，共振频率与RE能量成正比，模式频率及其与RE能量的关系与实验观察一致.模式扰动的磁场可以导致逃逸电子的空间扩散，包括非共振通过的电子，从而提供了一个潜在的方法来缓解逃逸电子的理论基础。
2023-03-07 physics.plasm-ph
The impact of fusion-born alpha particles on runaway electron dynamics in ITER disruptions
本文通过动理学模拟研究ITER破裂中聚变α粒子驱动的环向阿尔芬本征模对逃逸电子的影响，发现TAE可显著增强芯部逃逸电子输运并增大平台电流，而大量材料注入可抑制该模式。
2023-03-16 physics.plasm-ph
Runaway electron beam formation, vertical motion, termination and wall loads in EU-DEMO
本文用JOREK预测EU-DEMO中数兆安培逃逸电子束的形成、垂直失控运动、MHD触发终止及壁面沉积，并评估牺牲式限制器保护第一壁的可行性。
2024-07-04 physics.plasm-ph
Effects of magnetic perturbations and radiation on the runaway avalanche
等离子体中的电子逃逸现象敏感地依赖于动量-空间动力学。然而，涉及逃逸电子的系统的全局演化的有效模拟通常需要减少流体描述。例如，在托卡马克的基本失控缓解方法的设计中，这是需要的。在本文中，我们提出了一种方法，包括动量依赖的空间输运的失控雪崩增长率的影响。我们量化了在随机磁场中存在电子扩散时生长速率的降低，并表明空间输运可以提高有效临界电场。使用微扰的方法，我们推导出一组方程，允许治疗的影响空间运输失控的动态存在的径向变化等离子体参数。然后，这是用来证明在当前淬火模拟ITER等离子体与大量的材料注入的空间传输的效果。我们发现，在足够慢的电流淬灭的情况下，由于适度的杂质和氘注入，磁扰动的存在大大降低了最终的失控电流。在边缘局部化的扰动是不能有效地抑制失控，除非失控产生离轴，在这种情况下，他们可能会导致形成强电流片的界面处的限制和扰动区域。
2020-12-29 physics.plasm-ph
X-ray Emissions in a Multiscale Fluid Model of a Streamer Discharge
我们使用一个三种流体模型的放电在空气中模拟流注演变的雪崩到流注过渡到碰撞的相反极性的流光。我们估计的上限生产的热失控电子，这是占主导地位的第二个这些过程。如果由于自然背景和光电离引起的电离减少，则由于在流光尖端处产生更高电场的可能性而产生更多的热失控。然而，测试粒子模拟显示，这些热逃逸电子没有足够的能量成为相对论逃逸。模拟是在$\mathit{E}_{0}$ = 4和6 MV/m的恒定均匀背景场中进行的。在4-MV/m场中形成流光之后，还在$\mathit{E}_{0}$ = 2 MV/m中进行模拟，以便近似由$\sim$ 1-MV电压在实验室火花实验中使用的$\sim$ 1-m电极间隙上产生的平均背景场。我们的结论是，所使用的流体模型是不足以解释X射线观测在这样的实验。我们讨论的机制，不包括在这个或以前的建模，但可能发挥决定性的作用，在电子加速和X射线生产过程中的流光碰撞的可能作用。
2018-08-02 physics.plasm-ph physics.space-ph
Dynamics of positrons during relativistic electron runaway
等离子体中足够强的电场可以将带电粒子加速到相对论能量。在本文中，我们描述了在这种电场中加速的正电子的动力学，并计算了产生的正电子中加速逃逸的部分，以及它们发射的辐射量。我们推导出一个分析公式，表明不同的正电子生产过程的相对重要性，并表明，在一定的阈值电场以上的对生产的光子是低于碰撞。此外，我们提出的正电子动力学方程的解析解和数值解，这些被应用到计算的正电子，成为加速或热化，进入速率方程，描述的缓慢和快速的正电子种群的密度的演变的分数。最后，为了表明正电子探测在托卡马克放电逃逸过程中所需的操作参数，我们给出了检测到的湮灭辐射的参数依赖关系的表达式相比，检测到的轫致辐射在一个角度垂直于逃逸加速度的方向。使用完整的领先秩序对生产截面，我们证明，以前的相关工作高估了碰撞对生产至少四个因素。
2018-07-12 physics.plasm-ph
Fast dynamics of radiofrequency emission in plasmas with runaway electrons
在0.4 - 3 GHz范围内的辐射发射FTU等离子体中的逃逸电子（RE）的存在下，已测量前所未有的高时间分辨率。与增强RE俯仰角散射相关的快速发射爆发揭示了动力学不稳定性，影响RE人口从建立阶段的演变。这样的测量也提供了一个敏感的监测早期RE形成过程中的不稳定性。射电爆发的前沿比低发射的交错周期短得多;在增长过程中的光谱展宽表明非线性波耦合是对所观察到的不稳定性的解释。辐射发射消失后中断RE高原的开始，随后重新出现在非常强烈的突发伴随着强烈的超热电子回旋辐射上升的形状。
2020-12-20 physics.plasm-ph
Modelling of runaway electron dynamics during argon-induced disruptions in ASDEX Upgrade and JET
托卡马克等离子体中的破坏可能导致产生逃逸电子，这些逃逸电子有可能损坏面向等离子体的部件。为了更好地理解失控的产生过程，需要对实验进行解释性建模。在这项工作中，我们模拟了八个放电的ASDEX升级和JET托卡马克，氩气注入触发中断。我们使用的流体建模框架的能力，通过热尾，德莱塞和雪崩机制，以及失控的电子损失模型的产生失控的电子。使用基于实验的等离子体电流和电子温度和密度的初始值，我们可以重现等离子体电流的演变，使用现实的假设温度演变和同化的注入氩在等离子体中。ASDEX升级和JET中模拟排放的假设和结果相似，表明所实施的模型适用于不同尺寸的机器，这对于未来更大机器的建模非常重要。对于ASDEX升级中的模拟放电，初始温度相对较高，我们必须假设大部分热尾逃逸电子丢失，以重现测量的电流演变。
2021-06-30 physics.plasm-ph
An analytical criterion for significant runaway electron generation in activated tokamaks
Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）
本文提出了一种分析判据，用于预测高性能托卡马克中 runaway 电子生成的条件，考虑了三氢化物β衰变和康普顿散射的影响，并通过流体模拟验证了模型的准确性。
2026-03-20 physics.plasm-ph
Hierarchical Framework of Runaway Electrons using Deep Learning
University of Florida（佛罗里达大学）
提出伴随深度学习框架，结合物理信息神经网络（PINN）快速预测逃逸电子（RE）的流体矩和能量分布，比传统方法快数个数量级。
2026-06-12 physics.plasm-ph
Feasibility of the EDICAM camera for runaway electron detection in JT-60SA disruptions
该研究利用DREAM模拟JT-60SA破裂并通过SOFT生成合成图像，验证EDICAM可见光相机能够观测逃逸电子束的同步辐射。
2023-09-27 physics.plasm-ph
Runaway electron interactions with whistler waves in tokamak plasmas: energy-dependent transport scaling
Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）；The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）
提出基于第一性原理的三维托卡马克平衡框架，通过耦合 AORSA 和 KORC 模拟 runaway electron 与 whistler wave 相互作用，揭示随初始能量变化的异常输运行为，为基于波的缓解策略奠定理论基础。
2026-09-22 physics.plasm-ph
Reduced kinetic modelling of shattered pellet injection in ASDEX Upgrade
Max Planck Institute for Plasma Physics（马普等离子体物理研究所）；KTH Royal Institute of Technology（皇家理工学院）；Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）
本文通过简化动力学建模重现 ASDEX Upgrade 破碎弹丸注入实验的关键趋势，验证了该方法对辐射能量份额、电流猝灭及逃逸电子抑制的预测能力，并揭示了碎裂统计涨落仅在中等氖掺杂时显著影响破裂动力学。
2026-09-25 physics.plasm-ph
Runaway electron control by self-excited waves
Virginia Polytechnic Institute and State University（弗吉尼亚理工大学）；The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）
本文提出约化模型，研究托卡马克中自激发哨声波通过增强动量扩散限制逃逸电子雪崩，并划分三种调控状态。
2026-09-09 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Resistive Hose modes in Tokamak Runaway Electron Beams
该研究针对托卡马克破裂产生的逃逸电子束，通过线性计算与模型对比发现电阻软管不稳定性在大电阻率下增长快于撕裂模且与等离子体响应解耦，还估算出DIII-D装置中其占主导的温度区间。
2023-08-23 physics.comp-ph physics.plasm-ph
The criterion for infinite positron feedback in dynamics of relativistic runaway electron avalanches
雷暴大尺度电场加速的相对论逃逸电子雪崩是大气γ辐射源之一。在强电场中，相对论反馈可以使RREAs倍增。无限的相对论反馈使雪崩自我维持，并假设可以引起地面伽马射线闪光（TGF）。由于正电子反馈对直接观测到的电场强度起主导作用，本文介绍了一种研究正电子引起的相对论反馈的动力学方法。利用这种方法，我们导出了雷暴中正电子无限反馈的判据。所发现的准则允许获得雷暴电场参数所需的无限正电子反馈的任何高度。文中还讨论了产生雷暴条件的可能性。
2022-01-26 physics.ao-ph physics.plasm-ph
Self-consistent modeling of runaway electron generation in massive gas injection scenarios in ASDEX Upgrade
我们提出了第一个成功的模拟诱导中断ASDEX升级从大量的材料注入（MMI）建立逃逸电子（RE）束，从而涵盖了预热淬火，热淬火和电流淬火（CQ）的放电。对于未来的强流聚变装置，如ITER，通过MMI成功抑制RE对于确保容器的结构完整性至关重要。为了计算研究MMI，背景等离子体响应和RE生成之间的相互作用，开发了一个基于1.5D传输代码耦合ASTRA-STRAHL的工具包。电子逃逸描述的国家的最先进的减少动力学模型中存在的部分电离杂质。应用于ASDEX升级放电#33108的氩MMI，实验测量的关键等离子体参数，如线平均电子密度的时间演变，等离子体电流衰减率和后CQ RE电流，很好地再现了模拟。杂质离子通过新经典过程和$q = 2$有理面内规定的附加效应的联合作用被输送到中心等离子体中，以解释实验时间尺度。因此，通过强杂质辐射诱导热崩溃，产生大量的RE人口实验观察。
2020-03-02 physics.plasm-ph
Excitation of whistler and slow-X waves by runaway electrons in a collisional plasma
本研究通过相对论Fokker-Planck-Boltzmann求解器和线性色散分析，发现碰撞等离子体中慢X波比哨声波更易被逃逸电子激发且增长率更高，应成为重点研究领域。
2025-06-23 physics.plasm-ph
First numerical analysis of runaway electron generation in tungsten-rich plasmas towards ITER
本文扩展了 disruption 模拟代码以研究富钨等离子体中的逃逸电子（RE）产生，发现高钨浓度可致极高 RE 电流，热尾机制占主导，为 ITER 缓解技术奠定基础。
2024-04-23 physics.plasm-ph
Self-consistent modelling and qualitative comparison of mildly relativistic runaway electron dynamics with a closed flux surface formation model during tokamak startup
Korean Institute of Fusion Energy（韩国聚变能源研究所）
本文提出了一种用于轻微相对论性失控电子的简化动能模型，并与KSTAR ohmic启动期间观测到的辐射特性进行定性比较，改进了失控电流的预测并考虑了早期燃烧期间初始失控种子的部分平行约束。
2026-08-04 physics.plasm-ph
Spatially-dependent modeling and simulation of runaway electron mitigation in DIII-D
新的模拟与动力学轨道逃逸电子（RE）代码KORC显示RE解除限制的损失，在等离子体刮去的墙壁是主要的电流耗散机制在DIII-D实验与高Z杂质注入，而不是碰撞减速。大多数模拟还表现出由于感应环形电场的加速而导致的RE射束能量的增加，即使在RE射束电流减小时。在这项研究中，KORC集成RE轨道使用相对论引导中心运动方程，并结合时间序列，实验重建的磁场和电场和线积分电子密度构建时空模型的电子和部分电离杂质的同伴等离子体中的传输。实验电流演化和KORC结果的比较表明，包括库仑碰撞与部分电离杂质物理，初始RE能量，俯仰角，和空间分布，时空电子和部分电离杂质运输的重要性。这项研究提供了一个初始量化的效率，通过注入杂质的RE缓解，和识别的关键作用所发挥的限制损失由于等离子体刮下来的内壁相比，相对缓慢的碰撞阻尼。
2020-11-06 physics.plasm-ph
A Physics-Constrained Deep Learning Treatment of Runaway Electron Dynamics
提出一种基于物理信息神经网络的伴随深度学习框架，用于高效推进逃逸电子密度时间演化，并验证其与传统求解器在多种条件下的良好一致性。
2024-12-17 physics.plasm-ph
Nonlinear frequency shift of electrostatic waves in general collisionless plasma: unifying theory of fluid and kinetic nonlinearities
导出了一般无碰撞等离子体中强朗缪尔波的非线性频移的透明渐近形式。该公式同时描述了流体和动力学效应。流体的非线性表示，第一次，通过等离子体介电函数，和动力学非线性帐户的光滑分布和捕获粒子束。各种已知的极限标度作为特殊情况再现。计算避免了微分方程，并可直接推广到其他非线性等离子体波。
2015-07-27 physics.plasm-ph
On the minimum transport required to passively suppress runaway electrons in SPARC disruptions
在[V.A. Izzo等人2022 Nucl. Fusion 62 096029]，与逃逸电子（RE）产生和传输的自洽演化耦合的热和电流猝灭（CQ）MHD的现有技术建模表明，非轴对称（n = 1）容器内线圈可以在超导体中的中断期间被动地防止RE束形成，一个紧凑的高场托卡马克计划在DT等离子体中实现聚变增益Q > 2。然而，这种抑制需要在磁岛和重新愈合的通量表面内的RE的有限传输;保守地假设在这些区域中的零传输导致RE电流的上限约为1 MA，而分裂前等离子体电流为约8.7 MA。进一步的研究发现，在r/a < 0.3，动能为0.2-15 MeV范围内的核局域电子对RE平台的形成贡献最大。然而，只有一个相对少量的运输，即扩散系数~18 $\mathrm{m^2/s}$，需要在核心中，以充分减轻这些REs。适当占（一）CQ电场的影响，在岛上的RE运输和（ii）的贡献，显着的RE电流中断MHD可能有助于实现这一点。
2023-01-04 physics.plasm-ph
