A reduced model of high-Z impurities erosion and redeposition is presented to analyze net erosion of tungsten material in divertor attached plasma conditions measured in DIII-D experiments. This reduced model is tailored to quantify the redeposition and the net erosion on high-Z material samples of sufficiently small dimensions to be considered exposed to uniform plasma conditions. For those uniform plasma conditions, the spatial distribution of redeposited high-Z impurities is well approximated by an analytical distribution characterized by a few parameters. The fraction of high-Z impurity eroding and redepositing on a material sample is then obtained by integrating this distribution across the material sample. The ratio of net erosion rates of tungsten measured experimentally from tungsten samples of different sizes exposed to the same attached plasma conditions are well reproduced with this reduced model. It is shown that uncertainties induced by radially non-uniform plasma conditions in experiments can be significantly reduced by exposing samples to high density divertor plasma. Several enhanced experimental setups are proposed to measure and compare net erosion rates from samples of various areas during a single plasma experiment.
高Z不純物の侵食と再堆積の低次元モデルを提示し、DIII-D実験で測定されたダイバータ付着プラズマ条件におけるタングステン材料の正味侵食を解析する。この低次元モデルは、一様なプラズマ条件に曝されると見なせるほど十分に小さい寸法の高Z材料サンプル上の再堆積と正味侵食を定量化するために調整されている。それらの一様なプラズマ条件に対して、再堆積した高Z不純物の空間分布は、少数のパラメータによって特徴づけられる解析的分布によって良好に近似される。高Z不純物の侵食および材料サンプル上への再堆積の割合は、この分布を材料サンプル全体にわたって積分することによって得られる。同一の付着プラズマ条件に曝された異なる寸法のタングステンサンプルから実験的に測定された正味侵食率の比は、この低次元モデルによって良好に再現される。実験における径方向に非一様なプラズマ条件によって誘起される不確実性は、高密度ダイバータプラズマにサンプルを曝すことによって大幅に低減できることが示される。単一のプラズマ実験中に様々な面積のサンプルから正味侵食率を測定・比較するための、いくつかの改良された実験セットアップが提案される。