An experimental investigation of metallic impurities has been made in the ASDEX divertor in order to better understand their likely sources and production mechanisms. The impurities were collected on rotatable carbon collector strips which were exposed to the scrape-off layer plasma near the upper outer divertor plate under various discharge conditions. Quantitative ion beam analysis of exposed samples was subsequently carried out by Rutherford backscattering spectroscopy, proton induced X-ray emission and nuclear reaction spectroscopy. Time resolved measurements and spatial profiles of collected impurity fluxes reveal an increase in collected metallic impurities during auxiliary neutral beam heating of plasma discharges causing strong erosion of the copper divertor plate. To a rough approximation, 0.2% of this auxiliary heating power is invested in the production of stainless steel impurities. Measurements made for single-null divertor discharges show a copper flux of 6 × 1017 atoms·s−1 in the scrape-off layer which is not directly sputtered from the target plates. Collected impurity fluxes in the divertor chamber are found to increase with both the main plasma current and the density. Measurements made after boronization reveal an initial reduction in collected stainless steel impurities although boronization does not have any long term effect on the suppression of such impurities. Some limitations of the collector probe technique are also pointed out, and planned improvements of the existing setup are outlined.
ASDEXダイバータにおいて金属不純物の実験的調査が行われ、その可能性のある発生源と生成メカニズムをよりよく理解することを目的とした。不純物は、上部外側ダイバータ板付近のスクレイプオフ層プラズマに様々な放電条件下で曝露された回転可能な炭素コレクタストリップ上に収集された。曝露された試料の定量イオンビーム分析は、その後、ラザフォード後方散乱分光法、陽子誘起X線放出、および核反応分光法によって実施された。収集された不純物フラックスの時間分解測定と空間プロファイルは、銅ダイバータ板の強い侵食を引き起こすプラズマ放電の補助中性粒子ビーム加熱中に、収集された金属不純物の増加を明らかにした。大まかな近似として、この補助加熱電力の0.2%がステンレス鋼不純物の生成に費やされている。シングルヌルダイバータ放電の測定では、スクレイプオフ層において6 × 10¹⁷ atoms·s⁻¹の銅フラックスが示され、これはターゲット板から直接スパッタリングされたものではない。ダイバータチャンバー内で収集された不純物フラックスは、主プラズマ電流と密度の両方とともに増加することが見出された。ボロナイゼーション後の測定では、収集されたステンレス鋼不純物の初期の減少が明らかになったが、ボロナイゼーションはそのような不純物の抑制に長期的な効果を持たない。コレクタプローブ技術のいくつかの限界も指摘され、既存のセットアップの計画された改良が概説されている。