Transient heat flux of up to several thousand MW m−2 in a short pulse (∼ms) in tokamaks poses great risk to plasma-facing components (PFCs), making it a major concern for ITER. Despite numerous high heat flux tests, analysis of in situ transient heat flux-induced damage to PFCs remains necessary. Such damage, including the melting and cracking of tungsten (W) PFCs, is notably observed on the divertor (dome and baffle plates) and limiter in EAST. The damage is identified as being induced by runaway electron loss during plasma disruption at the beginning of each plasma campaign. It typically occurs at the leading edges or protruding parts of PFCs, sometimes accompanied by visible macrocracks. In terms of melting phenomena, three distinct grain layers can be observed from the molten surface to deeper regions, namely columnar grain, equiaxed grain (recrystallization region) and original grain. This grain distribution indicates a steep temperature gradient from the surface to the deeper regions during melting events, a characteristic feature for W under fusion-relevant transient heat flux loading. The surface morphologies of all melted PFCs are generally similar, characterized by undulated melting waves. The motion of the melting layer is primarily along the toroidal direction, as shown in the in situ melting of PFCs. The influence of the J × B force might not be significant due to the limited lifetime of the melting pool, which results in limited acceleration times and expected bulk melt displacement. The directions of plasma pressure and Marangoni flow, both along the toroidal direction, might be the dominant forces here. Additionally, cracks at the leading edges were observed on the divertor dome and baffle plates during post-mortem inspection. In some cases, dense cracks were visible in the melting region and even in areas far from the melting zone. It should be noted that cracks were only found in partially melted PFCs, which could be related to the base temperature when PFCs were hit by the runaway electron-induced transient heat flux. Furthermore, some columnar grains were observed to exfoliate from the material, indicating severe cracking. Since EAST has similar W PFCs to ITER, the transient heat flux-induced melting and cracking damage to W PFCs by runaway electrons during plasma disruption in EAST provide important references for ITER.
トカマクにおける短パルス（∼ms）中の最大数千 MW m−2 の過渡熱流束は、プラズマ対向機器（PFCs）に大きなリスクをもたらし、ITERにとって主要な懸念事項となっている。数多くの高熱流束試験にもかかわらず、PFCsに対するその場での過渡熱流束誘起損傷の解析は依然として必要である。このような損傷は、タングステン（W）PFCsの溶融およびクラッキングを含み、EASTのダイバータ（ドームおよびバッフルプレート）とリミターで顕著に観察されている。この損傷は、各プラズマキャンペーンの開始時のプラズマディスラプション中の逃走電子損失によって引き起こされるものと同定されている。これは典型的にはPFCsの前縁または突出部で発生し、時には目に見えるマクロクラックを伴う。溶融現象に関しては、溶融表面から深部に向かって、柱状晶、等軸晶（再結晶領域）、および元の結晶粒という3つの異なる結晶粒層が観察できる。この結晶粒分布は、溶融事象中の表面から深部への急峻な温度勾配を示しており、これは核融合関連の過渡熱流束負荷下のWに特徴的なものである。溶融したすべてのPFCsの表面形態は概ね類似しており、波打った溶融波によって特徴づけられる。溶融層の移動は、PFCsのその場溶融に示されるように、主にトロイダル方向に沿っている。J×B力の影響は、溶融プールの寿命が限られているため、加速時間と予想されるバルク溶融変位が限られることから、有意ではない可能性がある。プラズマ圧力とマランゴニ流の方向は、ともにトロイダル方向に沿っており、ここでの支配的な力である可能性がある。さらに、事後検査中に、ダイバータドームとバッフルプレートの前縁にクラックが観察された。いくつかの場合、溶融領域および溶融域から遠く離れた領域でも、密集したクラックが見られた。クラックは部分的に溶融したPFCsにのみ見られ、これはPFCsが逃走電子誘起過渡熱流束にさらされた時のベース温度に関係している可能性があることに留意すべきである。さらに、一部の柱状晶が材料から剥離しているのが観察され、深刻なクラッキングを示している。EASTはITERと類似したW PFCsを有するため、EASTにおけるプラズマディスラプション中の逃走電子によるW PFCsへの過渡熱流束誘起の溶融およびクラッキング損傷は、ITERにとって重要な参考資料となる。