Component development for operation in a large-scale fusion device requires thorough testing and qualification for the intended operational conditions. In particular environments are necessary which are comparable to the real operation conditions, allowing at the same time for in situ/in vacuo diagnostics and flexible operation, even beyond design limits during the testing. Various electron and neutral particle devices provide the capabilities for high heat load tests, suited for material samples and components from lab-scale dimensions up to full-size parts, containing toxic materials like beryllium, and being activated by neutron irradiation. To simulate the conditions specific to a fusion plasma both at the first wall and in the divertor of fusion devices, linear plasma devices allow for a test of erosion and hydrogen isotope recycling behavior under well-defined and controlled conditions. Finally, the complex conditions in a fusion device (including the effects caused by magnetic fields) are exploited for component and material tests by exposing test mock-ups or material samples to a fusion plasma by manipulator systems. They allow for easy exchange of test pieces in a tokamak or stellarator device, without opening the vessel. Such a chain of test devices and qualification procedures is required for the development of plasma-facing components which then can be successfully operated in future fusion power devices. The various available as well as newly planned devices and test stands, together with their specific capabilities, are presented in this manuscript. Results from experimental programs on test facilities illustrate their significance for the qualification of plasma-facing materials and components. An extended set of references provides access to the current status of material and component testing capabilities in the international fusion programs.
大規模な核融合装置での運転に向けた構成部品の開発には、想定される運転条件に対する徹底した試験と検証が必要である。特に、実運転条件に匹敵する環境が不可欠であり、同時にその場(イン situ)および真空中(イン vacuo)での診断と柔軟な運転が可能で、試験中には設計限界を超える条件にも対応できることが求められる。多様な電子・中性粒子デバイスは、高熱負荷試験のための能力を提供し、実験室規模の寸法から実規模部品に至るまでの材料サンプルや構成部品に適しており、ベリリウムのような有毒材料を含むものや、中性子照射によって活性化されたものにも対応する。核融合装置の第一壁およびダイバータの両方における核融合プラズマに特有の条件を模擬するために、線状プラズマデバイスは、明確に定義され制御された条件下でのエロージョンおよび水素同位体リサイクリング挙動の試験を可能にする。最後に、核融合装置内の複雑な条件(磁場による影響を含む)は、マニピュレータシステムを用いて試験用モックアップや材料サンプルを核融合プラズマに曝露することにより、構成部品および材料試験のために活用される。これにより、容器を開放することなく、トカマクやステラレータ装置内での試験片の容易な交換が可能となる。このような試験デバイスの連鎖と検証手順は、将来の核融合発電装置で確実に運転できるプラズマ対向材料の開発に必要である。本稿では、利用可能な各種デバイスおよび新たに計画されている試験設備と、それらの具体的な能力について紹介する。試験施設における実験プログラムの結果は、プラズマ対向材料および構成部品の検証におけるそれらの重要性を示している。国際核融合プログラムにおける材料および構成部品の試験能力の現状に関する詳細な参考文献リストも提供する。