Beryllium fluxes into the ITER tokamak plasma due to sputtering of the first wall by D and T atoms leaving the plasma were estimated. The energy spectra of deuterium and tritium atoms leaving the plasma were modeled using the DOUBLE-MC code. The flux of beryllium atoms entering the plasma was estimated to be 6.5 × 1017 atoms s−1 m−2. Azimuthal anisotropy of the fluxes of atoms leaving the plasma was taken into account, which increased the estimate of the beryllium flux by 15% compared to that in the isotropic case. With the typical ITER plasma confinement times of 3–5 s, this means that the concentration of beryllium impurities can be 2.5%–4.2% of the mean ion plasma density. Such a high content of beryllium ions in the region close to the separatrix can lead to significant sputtering of the divertor with multiply charged beryllium ions. The proposed model allows estimation of the flux of sputtered tungsten atoms into the near divertor plasma. By varying the density of the gas-plasma target and the electron temperature on the separatrix, one can reduce the tungsten impurities influx into the plasma.
ITERトカマクプラズマへのベリリウムフラックスは、プラズマから離脱するDおよびT原子による第一壁のスパッタリングに起因して評価された。プラズマから離脱する重水素およびトリチウム原子のエネルギースペクトルは、DOUBLE-MCコードを用いてモデル化された。プラズマに入射するベリリウム原子のフラックスは、6.5 × 10¹⁷ atoms s⁻¹ m⁻²と評価された。プラズマから離脱する原子フラックスの方位角異方性が考慮され、これによりベリリウムフラックスの評価値は等方性の場合と比較して15%増加した。典型的なITERプラズマ閉じ込め時間3〜5秒では、これはベリリウム不純物濃度が平均イオン密度の2.5%〜4.2%に相当することを意味する。セパラトリックス近傍におけるこのような高いベリリウムイオン含有量は、多重電離ベリリウムイオンによるダイバータの顕著なスパッタリングを引き起こす可能性がある。提案されたモデルにより、ダイバータ近傍プラズマに入射するスパッタリングされたタングステン原子フラックスの評価が可能となる。ガスターゲット密度とセパラトリックス上の電子温度を変化させることにより、プラズマへのタングステン不純物流入を低減することができる。