The paper provides an overview of recent modelling of global material erosion and deposition in the fusion devices Wendelstein 7-X (W7-X), JET and ITER using the Monte-Carlo code ERO2.0. For validating the modelling tool in a three-dimensional environment, W7-X simulations are performed to describe carbon erosion from the graphite test divertor units, which were equipped in operational phase OP 1.2 and analysed post-mortem. Synthetic spectroscopy of carbon line emission is compared with experimental results from the divertor spectrometer measurement system, showing a good agreement in the e-folding lengths in the radial intensity profiles of carbon. In the case of metallic wall materials, earlier modelling of the Be/W environment in JET and ITER is revisited and extended with an updated set of sputtering and reflection data, as well as including the mixing model for describing the Be/W dynamics in the divertor. Motivated by recent H/D/T isotope experiments in JET, limited and diverted configuration pulses are modelled, showing the expected trend of both Be and W erosion increasing with isotope mass. For the JET diverted configuration pulses, it is shown that Be migrates predominantly to the upper part of the inner divertor where it initially leads to strong W erosion. With longer exposure time, the growth of a Be deposited layer leads to a reduction of W erosion in that region. A similar trend is observed in simulations of the ITER baseline Q = 10 scenario, however with a more symmetric Be migration pattern leading to deposition also on the outer divertor.
本論文は、モンテカルロコードERO2.0を用いた核融合装置Wendelstein 7-X (W7-X)、JET、ITERにおけるグローバルな材料侵食と堆積の最近のモデリングの概要を提供する。三次元環境におけるモデリングツールの検証のため、W7-Xシミュレーションを実行し、運転フェーズOP 1.2で装備され、事後分析されたグラファイト試験ダイバータユニットからの炭素侵食を記述する。炭素ライン発光の合成分光法をダイバータ分光器測定システムからの実験結果と比較し、炭素の径方向強度プロファイルにおけるe-フォールディング長の良好な一致を示している。金属壁材料の場合、JETおよびITERにおけるBe/W環境の以前のモデリングを再検討し、スパッタリングおよび反射データの更新セットで拡張し、さらにダイバータ内のBe/W動力学を記述するための混合モデルを含めている。最近のJETにおけるH/D/T同位体実験に動機づけられ、リミタ配位およびダイバータ配位のパルスをモデル化し、BeおよびWの両方の侵食が同位体質量とともに増加するという期待どおりの傾向を示している。JETのダイバータ配位パルスでは、Beが主に内側ダイバータの上部へ移動し、そこでは当初強いW侵食を引き起こすことが示されている。より長い暴露時間では、Be堆積層の成長がその領域でのW侵食の減少をもたらす。同様の傾向がITERのベースラインQ = 10シナリオのシミュレーションでも観察されるが、ただしBe移動パターンがより対称的であり、外側ダイバータにも堆積をもたらす。