The CIMPLE-PSI laboratory in India's northeast corner has been engaged over the last decade in the development of advanced experimental systems for controlled plasma fusion-relevant plasma surface interaction (PSI) studies and material testing. The CIMPLE-PSI experimental device was commissioned recently, where a magnetized collimated helium plasma beam is produced under steady-state conditions inside a linear vacuum chamber, which can be made to interact with remotely placed material targets, under controlled experimental conditions. This paper reports on the design, development of the major sub-systems of this device and the performance of the integrated system. The peak helium ion flux and heat flux were measured as 1024 m−2 s−1 and 5.1 MW m−2, respectively; this confirms that extreme ITER divertor-like parameters are successfully reproduced by this simulation device. Steady-state operation of the electromagnet allowed prolonged operation of the plasma leading to a very high fluence of 0.3 × 1028 m−2, which may be enhanced further in the future. Tungsten samples were exposed in this device under helium plasma that had led to the formation of nanometer-sized tungsten fibre foam structures on the target. The technique of grazing incidence small angle x-ray scattering was successfully utilized to measure the average size of the helium bubbles remaining buried in the exposed sample and its variation with depth from the top of the surface.
インド北東部のCIMPLE-PSI研究所は、この10年にわたり、制御されたプラズマ核融合に関連するプラズマ表面相互作用(PSI)研究および材料試験のための先進的な実験システムの開発に従事してきた。CIMPLE-PSI実験装置は最近稼働を開始した。この装置では、線形真空チャンバー内で定常状態条件下において磁化されたコリメートされたヘリウムプラズマビームが生成され、制御された実験条件下で遠隔配置された材料ターゲットと相互作用させることができる。本論文は、この装置の主要サブシステムの設計、開発、および統合システムの性能について報告する。ピークヘリウムイオン束と熱流束は、それぞれ1024 m−2 s−1および5.1 MW m−2と測定された。これは、このシミュレーション装置によってITERダイバータ類似の極端なパラメータが首尾よく再現されたことを確認するものである。電磁石の定常状態運転により、プラズマの長時間運転が可能となり、0.3 × 1028 m−2という非常に高いフルエンスが達成された。これは将来さらに向上する可能性がある。タングステン試料は、この装置内でヘリウムプラズマに曝露され、ターゲット上にナノメートルサイズのタングステンファイバーフォーム構造の形成をもたらした。斜入射小角X線散乱の手法は、曝露された試料内に埋没したままのヘリウムバブルの平均サイズと、表面最上部からの深さに伴うその変化を測定するために首尾よく利用された。