Experiments were performed in three different facilities in order to investigate the impact of combined steady state deuterium plasma exposure and ELM-like thermal shock events on the performance of ultra high purity tungsten. The electron beam facility JUDITH 1 was used to simulate pure thermal loads. In addition the linear plasma devices PSI-2 and Pilot-PSI have been used for successive as well as simultaneous exposure where the transient heat loads were applied by a high energy laser and the pulsed plasma operation, respectively. The results show that the damage behaviour strongly depends on the loading conditions and the sequence of the particle and heat flux exposure. This is due to hydrogen embrittlement and/or a higher defect concentration in the tungsten near surface region due to supersaturation of hydrogen. The different results in terms of damage formation from both linear plasma devices indicate that also the plasma parameters such as particle energy, flux and fluence, plasma impurities and the pulse shape have a strong influence on the damage performance. In addition, the different loading methods such as the scanning with the electron beam in contrast to the homogeneous exposure by the laser leads to an faster increase of the surface roughness due to plastic deformation.
実験は、高純度タングステンの性能に対する定常状態の重水素プラズマ曝露とELM様熱衝撃事象の複合的な影響を調査するために、3つの施設で実施された。電子ビーム施設JUDITH 1は、純熱負荷をシミュレートするために使用された。さらに、線形プラズマ装置PSI-2およびPilot-PSIは、それぞれ高エネルギーレーザーによる過渡熱負荷とパルスプラズマによる過渡熱負荷を用いた連続曝露および同時曝露に使用された。結果は、損傷挙動が粒子束および熱流束曝露の条件と順序に強く依存することを示している。これは、水素脆化および/または水素の過飽和によるタングステン表面近傍領域におけるより高い欠陥濃度に起因する。2つの線形プラズマ装置からの損傷形成に関する異なる結果は、粒子エネルギー、フラックス、フルエンス、プラズマ不純物、パルス形状などのプラズマパラメータも損傷性能に強い影響を与えることを示している。さらに、電子ビームによる走査とレーザーによる均一曝露という異なる負荷方法は、塑性変形による表面粗さのより速い増加をもたらす。