A precise estimate of the local energy fluxes and erosion profiles at the divertor monoblocks of a fusion reactor requires a kinetic modeling of the plasma–wall interaction. Here, a two-dimensional Particle-in-Cell code is used to quantify the particle and energy fluxes and ion impact distribution functions across the divertor monoblocks of the 'Divertor Tokamak Test' reactor, focusing on poloidal gaps with toroidal bevelling. The considered critical locations are close to the strike points at both Inner and Outer Vertical Targets. A worst-case scenario for particle fluxes corresponding to attached plasma conditions and featuring a single-null magnetic configuration is assumed. The separate and cumulative effects of including electron wall emission and ions/electrons collisions with a background neutral gas (recycled at the walls) are also assessed. It is found that a non-negligible energy flux affects the shadowed regions of the monoblocks, especially when accounting for collisions, and that the ion impact distribution functions are strongly influenced by the considered kinetic effects, with important implications on the induced sputtering yield.
核融合炉のダイバータモノブロックにおける局所的なエネルギー束とエロージョンプロファイルの精密な評価には、プラズマ・壁相互作用の運動論的モデリングが必要である。本論文では、二次元Particle-in-Cellコードを用いて、「Divertor Tokamak Test」炉のダイバータモノブロック全体にわたる粒子束、エネルギー束、およびイオン衝突分布関数を定量化し、トロイダルベベリングを有するポロイダルギャップに焦点を当てている。検討対象となる臨界位置は、内側および外側垂直ターゲットのストライクポイント近傍である。付着プラズマ条件に対応し、シングルヌル磁気配位を特徴とする粒子束の最悪シナリオを仮定している。さらに、電子の壁放出と、壁でリサイクルされる背景中性ガスとのイオン・電子衝突を含めることの個別効果および複合効果も評価している。その結果、衝突を考慮した場合、特にモノブロックの陰影領域において無視できないエネルギー束が生じることが判明し、またイオン衝突分布関数が考慮した運動論的効果によって強く影響を受け、これが誘起スパッタリング収量に重要な影響を及ぼすことが示された。