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Accès ouvert déclaré 2025 preprint

Runaway electron interactions with whistler waves in tokamak plasmas: energy-dependent transport scaling

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Le résumé fourni par la source

Resonant interactions between high energy runaway electrons (REs) and whistler waves are a promising mechanism for RE mitigation in tokamak plasmas. While prior studies have largely relied on quasi-linear diffusion models in simplified geometries, we present a first-principles-informed framework that models RE-whistler interactions in a 3D tokamak equilibrium. This is achieved by coupling AORSA, which computes whistler eigenmodes for a given tokamak plasma equilibrium, and KORC, a kinetic orbit code that tracks full orbit RE trajectories in prescribed wave fields. Our results demonstrate that REs undergo scattering to large pitch angles and exhibit anomalous diffusion in both pitch-angle and kinetic energy space. Crucially, we observe a transition between diffusive, sub-diffusive, and super-diffusive transport regimes as a function of initial RE energy - an effect not captured by existing quasi-linear models. This anomalous transport behavior represents a significant advancement in understanding RE dynamics in the presence of wave - particle interactions. By identifying the conditions under which anomalous diffusion arises, this work lays the theoretical foundation for designing targeted, wave-based mitigation strategies in future tokamak experiments.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

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