Tungsten is the leading high-Z candidate surface material for magnetic fusion reactor plasma-facing components, however, there are specific performance concerns for tungsten, and a general major concern about relying on one material. To broaden the options for fusion development we identified and examined five potential alternative high-Z plasma-facing materials: zirconium, niobium, molybdenum, hafnium and tantalum. We assess these materials from three standpoints: neutron-induced activation, sputter erosion/redeposition and plasma transient response. This initial analysis is encouraging showing (1) environmentally attractive activation properties with minimum waste disposal, for a tokamak reactor divertor, using advanced recycling techniques, (2) acceptable sputtering erosion/redeposition performance, similar to a tungsten divertor, and (3) concerns about the transient response of the alternative materials, but not fundamentally different than concerns for tungsten. We identify work needed to advance the qualification of these materials.
タングステンは、磁気核融合炉のプラズマ対向機器における主要な高Z候補表面材料であるが、タングステンには特定の性能上の懸念があり、また単一の材料に依存することについての全般的な重大な懸念がある。核融合開発の選択肢を広げるため、我々は5つの潜在的な代替高Zプラズマ対向材料、すなわちジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ハフニウム、タンタルを特定し調査した。我々はこれらの材料を、中性子放射化、スパッタ損耗/再堆積、プラズマ過渡応答の3つの観点から評価する。この初期分析は有望であり、以下のことを示している：(1)先進的なリサイクル技術を用いた場合、トカマク炉ダイバータにおいて、廃棄物の最小化を伴う環境的に魅力的な放射化特性、(2)タングステンダイバータと同様の許容可能なスパッタ損耗/再堆積性能、(3)代替材料の過渡応答に関する懸念はあるものの、タングステンに関する懸念と根本的に異なるものではない。我々は、これらの材料の認定を進めるために必要な作業を特定する。