Fundamental studies on the interactions between transient deuterium-plasma heat pulses and tungsten surfaces were carried out in terms of electrical, mechanical and thermal response in a compact plasma device AIT-PID (Aichi Institute of Technology-Plasma Irradiation Device). Firstly, electron-emission-induced surface-temperature increase is discussed in the surface-temperature range near tungsten's melting point, which is accomplished by controlling the sheath voltage and power transmission factor. Secondly, anomalous penetration of tungsten atomic efflux into the surrounding plasma was observed in addition to a normal layered population; it is discussed in terms of the effect of substantial tungsten influx into the deuterium plasma, which causes dissipation of plasma electron energy. Thirdly, a momentum input from pulsed plasma onto a tungsten target was observed visually. The force is estimated numerically by the accelerated ion flow to the target as well as the reaction of tungsten-vapour efflux. Finally, a discussion follows on the effects of the plasma heat pulses on the morphology of tungsten surface (originally a helium-induced 'fuzzy' nanostructure). A kind of bifurcated effect is obtained: melting and annealing. Open questions remain for all the phenomena observed, although sheath-voltage-dependent plasma-heat input may be a key parameter. Discussions on all these phenomena are provided by considering their implications to tokamak fusion devices.
重水素プラズマの過渡的熱パルスとタングステン表面との間の相互作用に関する基礎研究を、コンパクトなプラズマ装置AIT-PID（愛知工業大学プラズマ照射装置）において、電気的、機械的、熱的応答の観点から実施した。第一に、シース電圧とパワー透過係数を制御することにより達成される、タングステンの融点近傍の表面温度領域における、電子放出誘起の表面温度上昇について考察する。第二に、通常の層状分布に加えて、周囲プラズマへのタングステン原子フラックスの異常な浸透が観察され、これは重水素プラズマへのタングステンの実質的な流入がプラズマ電子エネルギーの散逸を引き起こす効果の観点から考察される。第三に、タングステンターゲットへのパルスプラズマによる運動量入力を視覚的に観察した。その力は、ターゲットへの加速イオンフラックスおよびタングステン蒸気フラックスの反作用によって数値的に推定される。最後に、プラズマ熱パルスがタングステン表面の形態（当初はヘリウム誘起の「ファジー」ナノ構造）に及ぼす影響についての考察が続く。融解とアニーリングという一種の分岐効果が得られた。シース電圧依存性のプラズマ熱入力が重要なパラメータである可能性があるものの、観察されたすべての現象については未解決の問題が残されている。これらすべての現象に関する考察は、トカマク核融合装置への影響を考慮して提供される。