The tungsten (W) surface of the ITER divertor might provide suitable surface temperatures and helium (He) influxes for the formation of microscopic fuzz structures. The change of surface morphology can influence the angular distribution of the sputtered W, and thus might alter the migration of W on the divertor. In this work, the influence of angular distribution of sputtered W atoms on the migration of W in the ITER divertor region has been investigated with ERO2.0 simulations. Using unidirectional angular distributions, it is demonstrated that, while the migration of W ions is restricted by the field lines and thus not sensitive to the angular distribution, the migration of neutral W atoms is determined by the direction of their initial velocity due to the line-of-sight redeposition mechanism. Neutral atom deposition at a location far from the erosion location is suppressed by ionization of atoms. Angular distributions of W sputtered from a flat surface and a fuzzy surface are obtained with TRI3DYN simulations assuming W sputtering by neon (Ne) ions, the energy and angular distributions of which are obtained from a Monte–Carlo simulation of their motions in the magnetic presheath. The flat surface favors sputtering in the forward direction of the incident Ne ions, while the fuzzy surface enhances sputtering in the backward direction. Despite the clear differences in their angular distributions, the deposition profiles from the two surface types are not significantly different because the suppression of neutral atom deposition caused by ionization dominates the deposition profile, resulting in the neutral atom deposition peaking close to the strike points regardless of the angular distributions. The results imply that the angular distribution changes caused by the formation of fuzz on the divertor region might not significantly affect the W migration in the ITER tokamak.
ITERダイバータのタングステン(W)表面は、微細なファズ構造の形成に適した表面温度とヘリウム(He)入射束を提供する可能性がある。表面形態の変化は、スパッタされたWの角度分布に影響を与え得るため、ダイバータ上でのWの移行を変化させる可能性がある。本研究では、ITERダイバータ領域におけるWの移行に対するスパッタされたW原子の角度分布の影響を、ERO2.0シミュレーションを用いて調査した。一方向性の角度分布を用いることで、Wイオンの移行は磁力線によって制限され、したがって角度分布に敏感ではない一方で、中性W原子の移行は、視線方向の再堆積機構により、その初期速度の方向によって決定されることが実証された。侵食位置から遠い場所への中性原子の堆積は、原子の電離によって抑制される。平坦な表面およびファズ表面からスパッタされたWの角度分布は、ネオン(Ne)イオンによるWスパッタリングを仮定したTRI3DYNシミュレーションによって取得された。Neイオンのエネルギー分布と角度分布は、磁気プレシース内でのそれらの運動のモンテカルロシミュレーションから得られた。平坦な表面は、入射Neイオンの前方方向へのスパッタリングを促進する一方、ファズ表面は後方方向へのスパッタリングを強化する。それらの角度分布に明確な差異があるにもかかわらず、2つの表面タイプからの堆積プロファイルは、電離による中性原子堆積の抑制が堆積プロファイルを支配し、その結果、角度分布に関係なく中性原子堆積がストライク点の近くでピークとなるため、有意には異ならない。これらの結果は、ダイバータ領域におけるファズの形成によって引き起こされる角度分布の変化が、ITERトカマクにおけるWの移行に有意な影響を与えない可能性があることを示唆している。