The plasma shielding effect is a well-known mechanism in laser-produced plasmas (LPPs) reducing laser photon transmission to the target and, as a result, significantly reducing target heating and erosion. The shielding effect is less pronounced at low laser intensities, when low evaporation rate together with vapour/plasma expansion processes prevent establishment of a dense plasma layer above the surface. Plasma shielding also loses its effectiveness at high laser intensities when the formed hot dense plasma plume causes extensive target erosion due to radiation fluxes back to the surface. The magnitude of emitted radiation fluxes from such a plasma is similar to or slightly higher than the laser photon flux in the low shielding regime. Thus, shielding efficiency in LPPs has a peak that depends on the laser beam parameters and the target material. A similar tendency is also expected in other plasma-operating devices such as tokamaks of magnetic fusion energy (MFE) reactors during transient plasma operation and disruptions on chamber walls when deposition of the high-energy transient plasma can cause severe erosion and damage to the plasma-facing and nearby components. A detailed analysis of these abnormal events and their consequences in future power reactors is limited in current tokamak reactors. Predictions for high-power future tokamaks are possible only through comprehensive, time-consuming and rigorous modelling. We developed scaling mechanisms, based on modelling of LPP devices with their typical temporal and spatial scales, to simulate tokamak abnormal operating regimes to study wall erosion, plasma shielding and radiation under MFE reactor conditions. We found an analogy in regimes and results of carbon and tungsten erosion of the divertor surface in ITER-like reactors with erosion due to laser irradiation. Such an approach will allow utilizing validated modelling combined with well-designed and well-diagnosed LPP experimental studies for predicting consequences of plasma instabilities in complex fusion environment, which are of serious concern for successful energy production.
レーザー生成プラズマ（LPP）におけるプラズマ遮蔽効果は、レーザーフォトンのターゲットへの透過を低減させ、その結果としてターゲットの加熱と侵食を大幅に低減させる周知のメカニズムである。遮蔽効果は、低レーザー強度時にはそれほど顕著ではなく、この場合、低い蒸発率と蒸気・プラズマ膨張プロセスにより、表面上方への高密度プラズマ層の形成が妨げられる。また、高レーザー強度時には、形成された高温高密度プラズマプルームが表面への放射フラックスによって広範囲なターゲット侵食を引き起こすため、プラズマ遮蔽はその有効性を失う。このようなプラズマからの放出放射フラックスの大きさは、低遮蔽領域におけるレーザーフォトンフラックスと同程度か、わずかに大きい。したがって、LPPにおける遮蔽効率は、レーザービームパラメータとターゲット材料に依存するピーク値を有する。同様の傾向は、過渡的プラズマ運転およびディスラプション時にチャンバー壁への高エネルギー過渡プラズマの堆積がプラズマ対向材料および近傍コンポーネントに深刻な侵食と損傷を引き起こし得る、磁気核融合エネルギー（MFE）炉のトカマクなど、他のプラズマ運転装置においても期待される。これらの異常事象とその結果の詳細な分析は、現在のトカマク炉では限定的である。将来の高出力トカマクの予測は、包括的で時間のかかる厳密なモデリングによってのみ可能である。我々は、LPP装置の典型的な時間・空間スケールに基づくモデリングを用いてスケーリングメカニズムを開発し、トカマクの異常運転領域をシミュレートして、MFE炉条件下での壁侵食、プラズマ遮蔽、および放射を研究した。我々は、ITER類似炉のダイバータ表面における炭素およびタングステン侵食の領域と結果において、レーザー照射による侵食との類似性を見出した。このアプローチにより、検証済みモデリングと適切に設計・診断されたLPP実験研究を組み合わせることで、複雑な核融合環境におけるプラズマ不安定性の結果を予測することが可能となり、これは成功したエネルギー生産にとって重大な関心事である。