Lagrangian particle simulation of hydrogen pellets and SPI into runaway electron beam in ITER
本文利用含时弹丸消融代码模拟ITER中弹丸和SPI碎片进入逃逸电子束的消融过程，量化碰撞电离与横越场输运的影响，并发现消融云渗透深度约为50 cm。
2022-07-20 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
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
Complete 3D MHD simulations of the current quench phase of ITER mitigated disruptions
本文首次在现实Lundquist数下对ITER缓解破裂电流猝灭阶段进行完整3D MHD模拟，发现边缘安全因子高于2、水平力低于1 MN、垂直力为13 MN且出现于电流衰减后，表明水平壁力旋转无需担忧。
2021-12-10 physics.plasm-ph
The effect of ITER-like wall on runaway electron generation in JET
本文研究了ITER类壁（ILW）对逃逸电子（RE）产生的影响，通过比较研究类似的慢氩气注入射流中断，与不同的壁材料进行。在碳壁的情况下，观察到一个失控的电子平台，而在ITER类壁的情况下，电流淬灭较慢，失控电流是可以忽略不计的小。本文的目的是阐明这些差异的原因，通过详细的数值模拟，研究哪些因素影响了RE的形成。考虑到杂质注入的影响，采用一维电场、温度和逃逸电流模型计算了击穿后的电流分布。各种杂质含量的扫描和协议的实验方案是合理的氩气和壁杂质含量。我们的建模表明，RE动力学变化的原因是一个复杂的，综合的影响等离子体参数分布的差异，铍和碳的辐射特性，以及注入的氩气量的差异。这些共同导致在碳壁情况下显着更高的Dreicer生成速率，这是不太容易被抑制的RE损失机制。结果表明，差异大大减少~50%的氩气含量，这表明显着的RE电流预计在未来的大量气体注入实验的JET和ITER。
2013-08-12 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
Runaway Electron Dynamics in ITER Disruptions with Shattered Pellet Injections
该研究利用 DREAM 系统模拟 ITER 碎丸注入破裂缓解，发现错峰两级注入可改善同化并抑制热尾逃逸电子，但无法使 15 MA DT 等离子体达到可接受电流。
2024-01-25 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
Largest Particle Simulations Downgrade the Runaway Electron Risk for ITER
聚变能将是人类最终的清洁能源。未来聚变装置最明显的问题之一是在聚变等离子体意外中断期间产生的有害逃逸电子（RE）的威胁。高效的长期算法和超大规模计算能力是揭示现实聚变反应堆中稀土复杂动力学的必要条件。在本研究中，我们部署了世界上最快的超级计算机Sunway TaihuLight和新开发的相对论体积保持算法，在6D相空间中对10^7个采样RE进行了长期粒子模拟，涉及10^18个粒子步的模拟规模，这是聚变研究中迄今为止最大的。我们的模拟表明，在一个现实的聚变反应堆中，稀土的关注并不像以前认为的那样严重。具体来说，RE被限制得比以前预测的好得多，最大平均能量在150 MeV的范围内，不到以前估计的一半。
2016-11-08 physics.plasm-ph
Influence of massive material injection on avalanche runaway generation during tokamak disruptions
在ITER等强流托卡马克装置中，失控雪崩会导致种子电子数的大幅放大。我们表明，通过杂质注入的中断缓解可能会显着增加失控的雪崩在这样的设备的增长率。这种效应源于弱电离等离子体中雪崩过程可用的目标电子数量增加，这只能部分地通过快速电子上增加的摩擦力来补偿。我们推导出部分电离等离子体中雪崩增长率的表达式，并研究了杂质注入对雪崩倍增因子和ITER类参数的最终失控电流的影响。对于与中断缓解相关的杂质密度，与先前的预测相比，失控种子的最大放大可以增加数十个数量级。这促使仔细的研究，以确定所需的密度和杂质物种，以获得可容忍的电流淬火参数，以及更详细的建模的失控动态，包括运输的影响。
2019-06-10 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
Plasma steering to avoid disruptions in ITER and tokamak power plants
操纵托卡马克等离子体通常被视为避免破坏和逃逸电子的一种方法。等离子转向听起来像开车上班一样安全，但将显示出更接近于在结冰的道路上通过浓雾高速驾驶。与可以预见危险的时间相比，终止ITER放电所需的时间很长，类似于在浓雾中驾驶。如果失去了对血浆的控制，重新获得控制的难度就像在结冰的道路上开车一样。破坏和失控与三个问题有关-解决其中一个问题往往会使其他两个问题的解决方案复杂化：失去等离子体位置控制，过度的热沉积，以及由于失控电子而导致的壁熔化。这三个风险都必须得到解决，ITER才能实现其使命，并在部署托卡马克发电厂之前基本消除。
2021-03-26 physics.plasm-ph
Reduced modeling of scrape-off losses of runaway electrons during tokamak disruptions
本文提出一个与一维模型兼容的逃逸电子刮削损失低维模型，并在DREAM中实现，结果表明该损失对ITER中实现完全逃逸避免可能至关重要。
2024-10-04 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
Post-Disruptive Runaway Electron Beam in COMPASS Tokamak
对于ITER相关的逃逸电子研究，如抑制，缓解，终止和/或控制逃逸束流，获得失控后的电子中断是重要的。在本文中，我们报告的第一个实现放电后分裂逃逸电子束，题为“逃逸平台”，在COMPASS托卡马克。失控平台是由大量的氩气注入产生的。几乎所有的中断与失控的电子平台发生在等离子体电流斜升阶段。在各种参数下比较了有平台和无平台的Ar注入放电。放电的Parametrisation表明，COMPASS中断满足失控高原发生的重要参数范围。这些参数包括电子密度、电场、击穿速度、有效安全系数、最大电流猝灭电场。除了这些典型的参数，等离子体电流值之前的大量气体注入令人惊讶地证明是重要的。
2015-03-10 physics.plasm-ph
Bayesian optimization of massive material injection for disruption mitigation in tokamaks
本文利用贝叶斯优化框架研究ITER中氘氖联合注入的破裂缓解，发现即使最优情景也会产生多兆安逃逸电流，但边缘沉积氖可显著降低逃逸电流和热损失，并高效映射参数空间以评估最优解鲁棒性。
2023-02-24 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
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
Thermal resilience of the ITER tungsten first wall to runaway electron impact
针对ITER钨第一壁受逃逸电子冲击的损伤问题，本文用三阶段耦合模型评估不同钨厚度下的热响应，发现增加钨厚度对壁保护和冷却系统完整性至关重要。
2025-09-24 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Stand-off runaway electron beam termination by tungsten particulates for tokamak disruption mitigation
本文通过MCNP模拟评估钨颗粒注入对托卡马克逃逸电子束的远距离终止效果，证明其在颗粒熔化前可有效移除99%束能量并终止99%逃逸电子，为ITER等装置提供可行的破裂缓解方案。
2023-10-25 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
Evidence for high-velocity solid dust generation induced by runaway electron impact in FTU
事后和现场的证据有利于产生高速固体粉尘在爆炸的相互作用过程中失控的电子与金属等离子体的FTU面临的组件。新产生的固体粉尘是通过高速撞击造成的二次离域壁损伤的来源，高速撞击导致形成弹坑，专用轻气枪撞击试验再现了弹坑。这种新的机制，ITER和演示的潜在重要性，进一步支持表面分析，多个理论论据和尘埃动力学建模。
2022-08-05 physics.plasm-ph
Drift surface solver for runaway electron current dominant equilibria during the Current Quench
针对托卡马克破裂电流淬灭阶段的逃逸电子电流问题，推导类Grad-Shafranov方程求解其轴对称漂移面，数值模拟揭示动量变化等因素对电流中心位移的影响，为平衡与稳定性研究奠基。
2023-03-02 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
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
Effect of Two-Stage Shattered Pellet Injection on Tokamak Disruptions
托卡马克反应堆中有效的中断缓解系统应限制壁暴露于局部热损失和高电流逃逸电子束的影响，并避免结构上的过度力。我们评估了关于这些方面的两阶段氘氖粉碎弹丸注入ITER类等离子体，使用模拟与梦想框架[M。Hoppe等人（2021）Comp. Phys. Commun. 268，108098]。为了使获得的逃逸电流最小化，找到了最佳的氘注入量范围，该范围对等离子体对莱曼辐射的不透明度敏感，这影响氘的电离度，从而产生雪崩逃逸。的两阶段的注射方案，其中稀释冷却产生的氘之前，由氖引起的辐射热淬火，减少了热尾种子和局部输送的热负荷的墙壁上。然而，在核操作期间，来自活化壁和氚的额外失控种子源使得难以达到可容忍的低失控电流。
2022-01-26 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
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
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
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
Fast plasma dilution in ITER with pure Deuterium Shattered Pellet Injection
介绍了用JOREK三维非线性磁流体动力学（MHD）方法对ITER中纯氘粒子注入过程的数值模拟。它表明，这样的计划可以允许稀释等离子体的因子超过10，而不会立即触发大的MHD活动，提供的背景杂质密度是足够低的。这似乎是一个有前途的策略，以减少热尾逃逸电子（RE）的产生的风险，并避免RE束完全在ITER，激励在这个方向上的进一步研究。
2020-09-14 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
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
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
Alpha particle driven Alfvénic instabilities in ITER post-disruption plasmas
聚变产生的α粒子在ITER破坏模拟研究作为一个可能的驱动器Alfvénic不稳定性。这些波驱逐失控的电子（RE）种子粒子的能力进行了探索，在追求一个被动的，固有的RE缓解方案。使用耦合到流体破裂模拟的线性化Fokker-Planck求解器CODION计算破裂过程中α粒子分布的时空演变。这些模拟是在热淬火期间没有α粒子传输的限制下进行的，这可以被视为最悲观的情况，其中也没有RE种子传输。在这些假设下，所产生的α粒子群的径向各向异性提供自由能，以在破裂的淬灭阶段驱动Alfvénic模式。我们使用线性gyrokinetic磁流体动力学代码LIGKA计算的Alfvén谱，发现平衡是能够维持广泛的模式。利用波粒相互作用工具HAGIS计算了模式振幅和α分布的自洽演化。中间模式数（$n=7-15,~22-26$）环形Alfvén本征模（TAE）显示饱和的幅度高达$δB /B \approx 0.1$ \%的空间制度的RE种子形成的关键。我们发现，模式振幅预测是足够大，允许显着的径向运输的逃逸电子的可能性。
2021-04-16 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
Pellet fuelling of plasmas with ELM mitigation by resonant magnetic perturbations in MAST
浅燃料丸从高场侧注入到等离子体中，其中ELM已经使用外部磁扰动线圈减轻。的数据进行了比较，理想的假设在ITER燃料模型，即减轻ELMs不受燃料颗粒。首先，它表明，在颗粒蒸发过程中，ELM被触发，在此期间的颗粒损失量可能大于（因子~1.5）在ELM过程中的颗粒损失，这不是由颗粒引起的。其次，一个有利的例子，其中后颗粒的颗粒损失，由于减轻ELMs是类似的非颗粒的情况下，但不利的反例也存在。
2013-05-13 physics.plasm-ph
The interaction of the ITER first wall with magnetic perturbations
减轻与托卡马克中的中断和失控电子相关的多种风险涉及相互竞争的需求。成功需要充分理解每一种风险，以便做出适当的妥协。在这里，重点是在ITER的结构，是最接近的等离子体，覆盖着分离的铍瓦毯模块的短时间尺度的磁扰动的相互作用。这种平铺表面对扰动和结构上的力的影响是微妙的。不确定性可以通过瓦片到瓦片短路来引入。一个确定的微妙之处，因为电分离的瓷砖可以作为一个导电表面的磁扰动，有一个正常的组成部分的表面。一个实用的方法，包括等离子体模拟这一确定的微妙。时间尺度越短，局部化程度越高，特别是在环形方向上，磁瓦的磁效应就变得越重要。
2020-12-30 physics.plasm-ph
Application of Neural Ordinary Differential Equations for ITER Burning Plasma Dynamics
Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院）
本研究将基于Neural ODEs的NeuralPlasmaODE模型结合迁移学习，用于模拟ITER燃烧等离子体动力学，验证了其可有效防止热失控，展现了机器学习在聚变研究中的应用潜力。
2024-12-12 cs.LG physics.plasm-ph
Edge-localized-mode heat load effects on plasma-facing materials studied using runaway electrons in the Damavand tokamak
Amirkabir University of Technology（阿米尔卡比尔理工大学）
达马万德托卡马克通过研究失控电子热负荷模拟ELMs对等离子体面材料的影响
2025-11-29 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-induced plasma facing component damage in tokamaks
该路线图文章针对托卡马克逃逸电子致等离子体面对部件损伤威胁未来聚变堆的问题，提出通过跨学科研究结合实验、诊断与多尺度建模来厘清相互作用，最终指导 mitigation 策略与 resilient 部件设计以保障下一代聚变电站安全运行。
2025-06-12 physics.app-ph physics.plasm-ph
A Simple Model of Current Ramp-Up and Ramp-Down in Tokamaks
本文提出了一个托卡马克环向电流上升与下降的简单模型，基于法拉第定律估算了JET、SPARC和ITER的最小安全电流上升/下降时间，验证了设计上升时间的可行性，并推断SPARC和ITER能像JET一样避免电流上升时的逃逸电子问题。
2025-08-11 physics.plasm-ph
Kinetic simulation of electron cyclotron resonance assisted gas breakdown in split-biased waveguides for ITER collective Thomson scattering diagnostic
为了使用集体汤姆森散射（CTS）测量ITER中聚变产生的α粒子$E_α\leq 3.5$ MeV的动力学，毫米波（1 MW，60 GHz）回旋管束通过电子回旋共振（ECR）的安全传输是容器内托卡马克“端口塞”真空的先决条件。根据中性气体压力和成分，ECR辅助气体击穿可能发生在谐振位置，出于诊断性能和安全原因，必须减轻这种情况。分离式电偏置波导（SBWG）的概念先前已在[C. P. Moeller，美国专利4，687，616（1987）]中说明。波导是纵向分裂和kV偏置电压之间的两个一半。电子从高射频电场强度的中心区域快速移除，从而减轻击穿。由于目前还无法对ITER赤道端口塞内的气体场和电磁场进行全尺寸实验研究，因此提出了相应的蒙特卡罗模拟研究方法。Monte Carlo电子模型的有效性通过预测ECR击穿和上述引用的具有$^1$ H $_2$（和污染物高$Z$元素）的参考情况的缓解压力极限来证明。对于建议的ITER CTS设计与88.9 mm内径SBWG，ECR击穿预计发生下降到纯$^1$ H $_2$压力为0.3 Pa，而缓解被证明是有效的，至少高达10 Pa，使用1 kV的偏置电压。分析的补充结果相关的电/磁场安排和SBWG缓解概念的局限性得到解决。
2021-08-05 physics.plasm-ph
Simulation of Shattered Pellet Injections with Plasmoid Drifts in ASDEX Upgrade and ITER
本文在 DREAM 中实现烧蚀云漂移半解析模型，验证其对 ASDEX Upgrade SPI 实验的再现能力，并预测 ITER 错时 SPI 破裂缓解中漂移对同化率和 RE 电流的影响。
2025-06-15 physics.plasm-ph
Evolution of SPI-induced disruptions in ASDEX Upgrade
Max Planck Institute for Plasma Physics（马克斯·普朗克等离子体物理研究所）；Institute of Plasma Physics of the CAS（捷克科学院等离子体物理研究所）；Institute for Applied Physics（应用物理研究所）
本文研究SPI技术在ASDEX Upgrade装置中诱导的破坏过程，分析不同参数对破坏演化的影响，探讨破坏阶段的特征及缓解效率的评估方法。
2026-07-09 physics.plasm-ph
Aligning Thermal and Current Quenches with a High Density Low-Z Injection
本研究通过PIXIE3D代码的3D MHD模拟，探讨利用高密度低Z注入减缓托卡马克热淬灭速率，使其与电流淬灭时间尺度对齐，以避免高Z杂质注入导致的失控电流转换问题。
2025-09-05 physics.plasm-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。
2026-11-05 physics.plasm-ph
