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
Kinetic modelling of runaway electrons in dynamic scenarios
逃逸电子的形成和衰变过程的进一步理解是大型托卡马克的安全运行的主要利益，和动态的情况下，如中断的逃逸电子的动态是特别关注的。在本文中，我们提出了动力学模型的情况下，与时间相关的等离子体参数，特别是，我们调查热尾失控的产生在等离子体温度迅速下降。随着研究逃逸电子产生的自洽电场演化的目标，我们还讨论了实现碰撞算子，保持动量和能量，并证明其属性。本文研究了雪崩逃逸电子产生的算符，它考虑了散射截面和逃逸分布的能量依赖性。我们发现，简化的雪崩模型Rosenbluth和Putvinskii [核聚变1997 37 1355]可以给出不准确的结果的雪崩增长率（或低或高）的许多参数，特别是当平均失控的能量是适度的，如在初始阶段的雪崩倍增。所提出的发展铺平了道路，改进模型的失控电子动力学在中断或其他动态事件。
2016-09-14 physics.plasm-ph
A Runaway Electron Avalanche Surrogate for Partially Ionized Plasmas
本文针对含部分电离杂质的等离子体，开发了一种受物理约束的深度学习替代模型，通过嵌入物理信息的神经网络（PINN）预测逃逸电子雪崩增长率，降低计算成本并提高精度，为托卡马克破裂的ML加速综合描述提供支持。
2025-04-14 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
The Impact of Collisionality on the Runaway Electron Avalanche during a Tokamak Disruption
本文研究托卡马克破裂中环形几何对逃逸电子雪崩效率的影响，发现临界碰撞性参数$ν_{*, crit}$可区分氘等离子体中的效率降低与高Z杂质等离子体中的无减弱效应。
2024-01-20 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
Modeling the relativistic runaway electron avalanche and the feedback mechanism with GEANT4
本文介绍了第一项研究，使用的GEOometry和跟踪4（GEANT4）工具包做定量比较与其他模拟结果有关的生产地面伽玛射线闪光（TGFs）和高能量粒子发射雷暴。我们将研究相对论逃逸电子雪崩（RREA）和相对论反馈过程，以及从逃逸电子（RE）产生韧致辐射光子。蒙特卡罗（MC）模拟考虑到电子电离的影响，电子的电子（穆勒）和电子的正电子（巴巴）散射，以及韧致辐射过程和对生产，在$250$ eV $-100$ GeV的能量范围。我们的研究结果表明，在发展过程中的RREAs和反馈的影响下，电子的倍增与以前的估计是一致的。这对于验证GEANT 4作为在均匀电场中对RREA和反馈进行建模的工具非常重要。我们还确定了轫致辐射光子与高能电子$N_γ/N_e$的比值。然后，我们表明，该比率具有依赖于电场，可以表示由雪崩时间$τ(E)$和韧致辐射系数$α(\varepsilon)$。此外，我们提出了比较GEANT 4模拟进行了“标准”和“低能量”的物理列表都验证了在$1$千电子伏$-100$ GeV的能量范围。这一比较表明，GEANT4模拟中使用的物理列表的选择对结果有显着的影响。
2016-05-25 physics.plasm-ph physics.space-ph
Simulation of VHF signal generated by RREA
相对论逃逸电子雪崩（RREAs）在带电云中发展，产生伽马辐射，可以在地面和近地轨道上观测到。RREAs的无线电发射是雪崩过程的一种研究较少的表现。同时，VHF辐射可用作RREA发展条件的额外信息来源。本文介绍了用GEANT 4软件进行蒙特卡罗模拟计算RREAs产生的VHF信号的方法。我们发现逃逸电子产生的VHF辐射在0.1- 1 MHz频率范围内有一个极大值，其幅度低于背景噪声。
2020-11-02 physics.ao-ph physics.plasm-ph
A study on combined effects of stochastic magnetic fluctuations and synchrotron radiation on the production of runaway electrons
利用相对论Fokker-Planck方程分析了相对论逃逸电子的动力学过程，其中考虑了同步辐射引起的减速和随机磁场涨落引起的径向扩散损失。SMF在[J. Martin-Solis等人，等离子体6，3925（1999）]。然而，我们认为自模场在组态空间中扮演搬运工的角色，而在动量空间中并不直接影响逃逸电子。与仅使用同步辐射的情况相比，用于维持现有RE和用于雪崩开始的临界电场都得到增强，并且通过SMF和同步辐射的组合效应降低了修改的雪崩增长速率[P. Aleynikov等人，物理修订信函114，155001（2015）]。
2017-08-15 physics.plasm-ph
Runaway electron avalanche and macroscopic beam formation: simulations of the DTT full power scenario
Politecnico di Torino（都灵理工大学）；DTT S.C.a.r.l.；Max Planck Institute for Plasma Physics（马克斯·普朗克等离子体物理研究所）；CEA, IRFM（法国原子能和替代能源委员会，聚变研究部）；Indian Institute of Technology Guwahati（印度理工学院古瓦哈提分校）；ITER Organization（国际热核聚变实验堆组织）；Consorzio RFX（RFX联合体）；CNR-ISTP（国家研究委员会-等离子体科学和技术研究所）；ENEA（意大利国家新能源与可再生能源机构）；Università della Tuscia（图斯卡大学）
研究通过模拟揭示DTT全功率场景中失控电子束形成机制，表明高电流下电子雪崩增益显著增加，需通过杂质注入平衡热负荷与电子避免。
2025-12-31 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
Runaway dynamics in the DT phase of ITER operations in the presence of massive material injection
Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）
研究大规模注入氘-惰性气体混合物对等离子体失控生成、电场电阻扩散及温度演变的影响，发现除非电流淬灭时间过长，否则会产生显著的失控电流。
2020-07-13 physics.plasm-ph
Quasi-linear analysis of the extraordinary electron wave destabilized by runaway electrons
在分裂后托卡马克等离子体中，逃逸电子具有强各向异性分布，会破坏非常电子波的稳定性。目前的工作调查的准线性演化的EXEL不稳定性的动态范围内的不同的等离子体参数使用模型逃逸分布函数有效的高度相对论逃逸电子束主要由雪崩过程产生的。模拟结果表明，在$100-1000\;\rm μs$时间尺度上，逃逸电子在高能尾部发生快速的俯仰角散射。由于波粒相互作用，逃逸电子布居发射的同步辐射光谱的修改被预见，暴露了一个可能的实验检测方法，这样的相互作用。
2014-10-03 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
Runaway electron current reconstitution after a non-axisymmetric magnetohydrodynamic flush
在最近的JET和DIII-D实验中，已经令人信服地证明了兆安培（MA）级失控电流的良性终止，使其成为ITER失控缓解的主要候选者。这是在一个失控的冲洗的形式由平行流损失沿随机磁场线形成的全球磁流体动力学不稳定性，这被发现与低Z注入，清除高Z杂质从热淬火后等离子体。在这里，我们展示了竞争的物理，管理后冲洗重建的失控电流在ITER的反应堆，预计显着更高的电流。被捕获的“失控”被发现占主导地位的种子失控重建，和高Z杂质的不完全清洗有助于排水种子，但产生更有效的雪崩，其中两个竞争，以产生2-3~MA的步骤之前，失控重建的等离子体电流的电流下降。
2022-11-03 physics.plasm-ph
Axisymmetric predictions for mitigated and vertically unstable disruptions in ITER with runaway electrons
本文通过二维全局模拟研究了 ITER 中存在逃逸电子的缓解型与垂直不稳定破裂，探讨了热猝灭、材料注入和杂质冲刷等效应的影响，为逃逸电子缓解策略提供了重要见解。
2024-06-14 physics.plasm-ph
Runaway electrons during a coil quench in stellarators
Max-Planck-Institut für Plasmaphysik（马克斯·普朗克等离子体物理研究所）
研究显示，在磁体快速变化时，即使没有净托卡马克电流，星形箍缩装置中也可能产生失控电子爆发。在反应堆规模的星形箍缩装置中，低密度等离子体操作期间可能更危险。
2025-09-19 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
Runaway Electron Generation by Decelerating Streamers in Inhomogeneous Atmosphere
数值模拟了大气中正负流光的动力学过程。它表明，积极和消极的流光表现在根本上不同的方式时，减速和停止。当头电位下降时，负流注过渡到由于前向电子漂移而传播的模式。在这种情况下，电离波前的半径增加，而在流光头部的电场进一步减小，流光停止。对于正流注，随着头电位的降低，其唯一的推进机制是电离波的有效半径的减小，从而导致电场的局部增大。这种机制补偿了在小的头部直径下气体光电离效率的降低。在大气压力空气中，当拖缆头电位降低到~1.2 kV时，拖缆头处的局部电场可超过失控阈值。在这种情况下，可以发生被引导到停止正流光的通道中的逃逸电子束的脉冲生成。所形成的脉冲电子束的能量可以从700 V（当相对于大气压空气中的值将光电离速率增加10倍时）变化到2.6 kV（在具有吸收添加剂的空气中，该吸收添加剂将光电离速率降低1000倍）。这是可能的，减速正流光的行为可以解释观测到的X射线辐射的爆发在流光传播。
2020-11-15 physics.plasm-ph
Runaway Electrons in Stellarators: Unlikely or Unavoidable?
Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）；University of Maryland（马里兰大学）
本研究在逃逸电子模拟工具DREAM中实现仿星器等离子体模型，探究仿星器温度崩塌场景下逃逸电子的产生条件，发现仿星器也可能产生大量逃逸电子，且其逃逸电子问题将少于托卡马克。
2026-08-03 physics.plasm-ph
Post-Thermal Quench Shattered Pellet Injection for small Runaway Electron seed depletion in ITER
研究了在ITER中断的热淬灭阶段之后使用破碎颗粒注入的可能性，以便在逃逸电子（RE）种子能够充分雪崩之前耗尽它们。分析和数值估计所需的注入率的碎片渗透到形成RE束和停止RE。还估计了在电流猝灭（CQ）变得太短之前可以吸收多少材料。看来，如果使用氢芯块，在CQ期间注入的芯块的所需数量将是令人望而却步的，至少考虑到ITER中断缓解系统（DMS）的当前设计。对于氖或氩，所需的颗粒数量虽然很大，但可能在ITER DMS的范围内，但吸收的部分必须非常小。其他材料可能更适合，但需要对ITER DMS进行修改。
2020-07-03 physics.plasm-ph
An advection-diffusion model for cross-field runaway electron transport in perturbed magnetic fields
裂变产生的逃逸电子（RE）是ITER面临的一个突出问题。RE生成的预测计算研究依赖于轨道平均计算，因此，它们缺乏来自磁场随机性的影响。由于随机性是自然存在于破坏后的等离子体，外部诱导的随机性提供了一个突出的机制，以减轻RE雪崩，我们提出了一个对流扩散模型，可用于耦合轨道跟踪代码的轨道平均工具，以捕捉交叉场运输，并克服后者的限制。输运系数通过蒙特卡罗方法进行评估。我们发现，扩散系数显着不同，从著名的Rechester-Rosenbluth结果。我们还证明了包括平流的重要性：它有一个双重的作用，无论是在模拟运输障碍所产生的磁岛和放大的岛屿不存在的地区的损失。
2016-06-14 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
Runaway electron generation during tokamak start-up
托卡马克启动的特点是低电子密度和强电场，以迅速提高等离子体电流和温度，使等离子体充分放电，形成磁通量表面。这样的条件对于超热电子的形成是理想的，这可能降低欧姆加热的效率并防止健康的热聚变等离子体的形成。这在ITER中是特别令人关注的，在ITER中，工程限制对允许的电场施加了限制，并且限制了启动期间的预填充密度。在这项研究中，我们提出了一个新的0D烧穿模拟工具，称为STREAM（启动失控电子分析模型），它自洽地演变的等离子体密度，温度和电场，同时占相对论失控电子的产生和损失。验证烧穿模型后，我们调查的条件下，逃逸电子可以形成在托卡马克启动过程中，以及它们对等离子体引发的影响。我们发现，Dreicer生成起着至关重要的作用，在确定是否成为失控为主的放电或没有，大量的失控电子可以限制欧姆加热的等离子体，从而防止成功的烧穿或进一步斜升的等离子体电流。通过气体燃料增加密度可以抑制失控的发生，但只有在足够早的情况下。否则，可能已经积累了大的失控种子，其甚至在相对低的电场和高密度下也可能雪崩。
2022-06-29 physics.plasm-ph
Influence of the finite transverse size of the accelerating region on the relativistic feedback
针对相对论反馈模型忽略加速区有限横向尺寸的问题，本文用修正二维扩散方程描述雪崩起始点横向传播，给出自持RREA判据修正，并通过蒙特卡罗模拟计算反馈系数修正。
2023-06-05 physics.ao-ph 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
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
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
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
Confinement of passing and trapped runaway electrons in the simulation of an ITER current quench
逃逸电子（RE）提出了一个高优先级的问题，但很少有人知道的程度，RE产生的随机场固有的破坏等离子体的影响。RE代可以模拟减少动力学模型，并有最近的进展，涉及由于场随机性的损失，无论是通过损失时间参数或径向传输系数，可以通过跟踪测试电子在3D领域估计。我们评估这些条款在ITER使用最近的JOREK三维MHD模拟等离子体破裂提供随机磁场，其中RE标记跟踪与内置的粒子跟踪模块。虽然MHD模拟只模拟了当前的淬火阶段，但这种情况是MHD不稳定的，并且表现出与热淬火期间预期的类似的弛豫。因此，RE模拟可以被认为是在热淬火之后但在MHD弛豫完成之前开始的。等离子体被发现成为完全随机的8毫秒和由此产生的运输是足以克服RE雪崩通量表面被改造之前。我们还研究了被困稀土的运输机制，并发现这些被取消，以及在这一阶段。虽然这里提出的结果是不足以评估所形成的RE束的大小，我们表明，显着的RE损失可能会出现由于现场随机性。
2022-03-17 physics.plasm-ph
Streamer propagation in the atmosphere of Titan and other N2:CH4 mixtures compared to N2:O2 mixtures
流光，薄，电离等离子体通道，形成闪电放电的早期阶段。在这里，我们的方法研究地外闪电的形成和传播的流光放电在各种氮-甲烷和氮-氧混合物与氮的水平从20%到98.4%的研究。我们提出的摩擦力和击穿场Ek在各种N2：O2（地球一样）和N2：CH 4（钛一样）的混合物。摩擦力的强度在N2：CH 4混合物中较大，而在与甲烷的混合物中的击穿场是与氧气的混合物中的一半大。我们使用一个2.5维的Monte Carlo粒子在细胞程序与圆柱对称模拟电子雪崩的发展从一个初始的电子-离子补丁在周围电场之间的1.5 Ek和3 Ek。我们比较了甲烷和氧气混合物的电子密度、电场、波前速度以及雪崩-流光跃迁的发生。而我们观察到在所有考虑的情况下，在氧气中的流光的形成，我们观察到流光inceptions在甲烷中的小百分比的氮或大电场。对于大百分比的氮或对于小的场，电离的效率不足以在模拟域的长度内形成流光通道。在氧气中，正和负流光移动更快的小百分比的氮气。在与甲烷的混合物中，电子或流光前沿的移动速度比与氧气的混合物慢10-100倍;甲烷的百分比越高，前沿的移动速度就越快。
2019-02-13 physics.ao-ph physics.plasm-ph
Simulation of runaway electron generation in fusion grade tokamak and suppression by impurity injection
在像ITER这样的聚变级托卡马克的中断期间，在热淬火（TQ）期间之后会感应出大的电场，这可以产生大量的逃逸电子（RE），其可以在电流淬火阶段（CQ）中携带高达10 MA的电流，能量高达几十MeV [1-3]。这些逃逸电子由于其局部能量沉积而可能对面向等离子体的部件造成显著损坏。为了减轻这些影响，已经提出了高Z原子的杂质注入[1-3]。在本文中，我们使用了一个自洽的0 D托卡马克破裂模型，该模型在PREDICT程序[6]中实现，该程序已被升级以考虑杂质注入对RE动力学的影响，如[4-5]中所建议的。主要的稀土产生机制，如二次雪崩机制以及主要的稀土产生机制，即Dreicer，热尾，氚衰变和康普顿散射（从激活壁发射的γ射线）已被考虑在内。在这些模拟中，考虑到杂质的影响，考虑到稀土与自由和束缚电子的碰撞，以及从完全和部分屏蔽的核电荷的散射。这些修正也在相对论性试验粒子模型中实现，以模拟动量空间中的RE动力学。我们表明，杂质的存在下有一个非均匀的影响失控电子分布函数。我们还表明，与杂质离子碰撞引起的俯仰角散射和同步辐射损失的综合效应导致RE能量分布函数的更快耗散[7]。不同的稀土产生机制的变化，在不同阶段的中断，主要是之前和之后的杂质注入的报告。
2021-02-27 physics.plasm-ph
Latest results on quiescent and post-disruption runaway electron mitigation experiments at Frascati Tokamak Upgrade
对于0.5 MA和5.3 T的放电，给出了最后一次FTU活动对氘大（wrt FTU体积）弹丸RE抑制能力的结果，主要是由于诱导的突发MHD活动驱逐RE种子。明确的迹象雪崩倍增的RE后，单颗粒注入0.36 MA平顶放电与耗散效应的定量指标的临界电场的增加，由于扇形的不稳定性。大的扇形不稳定性的分析后中断RE光束，似乎是相关的低电场和背景密度下降，揭示了其强大的RE能量抑制能力，提出了一种新的策略，RE能量抑制控制大风扇不稳定性。我们演示了如何使用调制ECRH功率后中断光束可以引起这样的密度下降。
2021-05-25 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
Implementation and verification of the avalanche source in a 3D full-f particle-in-cell model of relativistic electrons for studies of tokamak disruptions
研究托卡马克破裂中逃逸电子雪崩源，通过在三维非线性 MHD 代码 JOREK 中实现能量和动量守恒碰撞算子及重采样技术，精确模拟其相空间动力学，验证模型并应用于类似 JET 场景，为研究破裂提供新方法。
2026-10-07 physics.plasm-ph
Role of Suprathermal Runaway Electrons Returning to the Acceleration Region in Solar Flares
在太阳耀斑期间，大量高能电子从重新连接的磁通量管的顶部向低层大气传播。在电子传输的过程中，感应出同空间逆流返回电流，从而平衡电流密度。响应于返回电流电场，一部分周围电子将被加速进入失控状态。然而，描述加速电子束/返回电流系统的模型通常未能自洽地考虑这些超热逃逸电子。我们开发了一个模型，在该模型中，加速的电子束驱动一个稳态，子德雷塞共空间返回电流电场，局部平衡的直接束电流和自由加速的背景（返回电流）电子的一小部分。该模型是自洽的，即，考虑了由直接束和逃逸电流的共同演化引起的电场。我们发现：（1）回流电场可以使大量超热电子返回加速区，在那里它们可以被进一步加速到更高的能量，逃逸电子可以是返回到非热束加速区的回流通量的百分之几十;（2）超热电子的能量增益可以达到$10-35$ \，keV，（3）与忽略逃逸分量的模型相比，电晕区的加热率可降低一个数量级。结果依赖于注入束流密度、背景等离子体的温度和密度。
2021-03-25 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Avalanches in Magnetohydrodynamical simulations
本文通过分析两个不同MHD模拟中的电流片与耗散事件，发现磁能耗散和寿命呈跨设置一致的幂律分布，低等离子体β区域具有类似雪崩模型的自组织临界行为。
2025-09-29 astro-ph.SR physics.plasm-ph
An Efficient Surrogate Model of Secondary Electron Formation and Evolution
本研究扩展伴随深度学习框架以考虑大角度碰撞，利用Rosenbluth-Putvinski近似捕捉逃逸电子雪崩过程，并通过与传统求解器验证，实现对逃逸电子群时间演化和增长率的准确高效预测。
2024-12-17 physics.plasm-ph
Two-fluid reconnection jets in a gravitationally stratified atmosphere
本研究针对太阳引力分层大气，通过模拟不同高度的磁重联过程，对比MHD与双流体模型，发现碰撞效应增强时会出现非线性逃逸不稳定性，且重联率约为0.1，等离子体团形成受主重联出流影响，光学薄辐射演化因密度选取不同存在显著差异。
2023-07-11 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
