反应堆相关温度下的逃逸电子种子形成
等离子体物理
2020-03-17 v1
摘要
利用内部输运垒方案将破裂前核心电子温度（Te）从 1 到 12 keV 进行系统性变化，揭示了种子逃逸电子（REs）产生的急剧增加，最终实现了破裂前电流向亚 MeV RE 电流的近乎完全转换。观察到注入的 Ar 丸随着 Te 升高而更剧烈且更迅速地烧蚀。在高 Te 下，观测到的烧蚀超出了已发表的热烧蚀模型的预测。同时，观察到热猝灭（TQ）随 Te 升高而显著缩短——这是一个令人惊讶的结果。虽然 TQ 缩短的原因尚不清楚，但候选机制包括：热烧蚀模型不够准确、由种子 RE 群体驱动的增强烧蚀，或沿随机场的显著平行热输运。我们进行了动力学建模，自洽地处理了通过辐射实现的等离子体冷却、感生电场以及种子 RE 的形成。结合热尾 RE 播种对 Te 的固有依赖性与缩短的 TQ 的综合效应，建模恢复了随着 Te 升高破裂前电流向 RE 电流近乎完全转换的进程。在早期电流猝灭（CQ）期间对 HXR 能谱的测量揭示了其能量随破裂前 Te 降低的趋势。在极高 Te（ 12 keV）下，发现热电流向逃逸电流的转换约为 100%。由于该特殊 RE 束发射极少的 MeV 硬 X 射线（HXRs），推断其能量为亚 MeV。这些测量展示了随 Te 变化的新型 TQ 动力学，并说明了在不考虑丸烧蚀、辐射能量损失及由此产生的 TQ 持续时间相互关联依赖的情况下处理 RE 种子形成问题的局限性。
引用
@article{arxiv.2002.05241,
title = {Runaway Electron Seed Formation at Reactor-Relevant Temperature},
author = {C. Paz-Soldan and P. Aleynikov and E. M. Hollmann and A. Lvovskiy and I. Bykov and X. Du and N. W. Eidietis and D. Shiraki},
journal= {arXiv preprint arXiv:2002.05241},
year = {2020}
}