The damage and erosion of plasma-facing components (PFCs) due to extremely high heat loads and particle bombardment is a key issue for the nuclear fusion community. Currently high current ion and electron beams are used in laboratories for simulating the behaviour of PFC materials under ITER-like conditions. Our results indicate that high-power nanosecond lasers can be used for laboratory simulation of high heat flux PFC material degradation. We exposed tungsten (W) surfaces with repetitive laser pulses from a nanosecond laser with a power density ∼ a few GW cm−2. Emission spectroscopic analysis showed that plasma features at early times followed by intense particle emission at later times. Analysis of laser-exposed W surface demonstrated cracks and grain structures. Our results indicate that the typical particle emission features from laser-irradiated tungsten are consistent with high-power particle beam simulation results.
プラズマ対向材料（PFC）の、極めて高い熱負荷と粒子衝撃による損耗と侵食は、核融合研究コミュニティにとって重要な課題である。現在、ITER類似条件下でのPFC材料の挙動をシミュレートするため、研究室では高電流のイオンビームや電子ビームが使用されている。我々の結果は、高出力ナノ秒レーザーが、高熱流束下でのPFC材料劣化の実験室シミュレーションに使用可能であることを示している。我々は、出力密度が約数GW cm⁻²のナノ秒レーザーの繰り返しパルスにタングステン（W）表面を曝露した。発光分光分析により、初期のプラズマ特性に続いて、後期の激しい粒子放出が観測された。レーザー曝露後のW表面の分析では、亀裂と粒状構造が明らかになった。我々の結果は、レーザー照射タングステンからの典型的な粒子放出特性が、高出力粒子ビームシミュレーションの結果と一致することを示している。