In the ITER tokamak, injection of nitrogen is foreseen to decrease the heat loads on the divertor surfaces. However, once dissociated, nitrogen atoms react with hydrogen isotopes to form ammonia isotopologues. The formation of tritiated ammonia may pose some issues with regards to tritium inventory and operation duty cycle. In this paper, we report a study of the effect of three parameters of relevance for the fusion environment on the ammonia production, including the presence of a catalytic surface, sample temperature and noble gas addition. Results of ammonia formation from N2/H2 RF plasma (both with and without tungsten or stainless steel surface) show the importance of the presence of a catalyst in the ammonia formation process. By increasing the temperature of the W samples up to 1270 K, ammonia formation demonstrated a continuous decrease due to two major factors. For high temperatures above 650 K and 830 K, for stainless steel and W, respectively, the reduction results from the thermal decomposition of ammonia. For the lower temperature range, the temperature rise leads to the formation of more stable nitrides that do not tend to react further with hydrogen to form NH2 and NH3. Interestingly, the addition of helium or argon to the N2/H2 plasma show opposite effects on the ammonia production. He effectively decreases the percentage of NH3 by acting as a barrier for the surface processes. On the other hand, argon impacts the plasma processes more, probably by increasing the active nitrogen species in the plasma and as a consequence the percentage of formed ammonia.
ITERトカマクにおいて、ダイバータ表面への熱負荷を低減するために窒素の注入が計画されている。しかしながら、一旦解離すると、窒素原子は水素同位体と反応してアンモニア同位体種を形成する。トリチウム化アンモニアの生成は、トリチウムインベントリおよび運転デューティサイクルに関していくつかの問題を引き起こす可能性がある。本論文では、核融合環境に関連する3つのパラメータ、すなわち触媒表面の存在、試料温度、および希ガス添加がアンモニア生成に及ぼす影響についての研究を報告する。N2/H2 RFプラズマ（タングステンまたはステンレス鋼表面の有無の両方）からのアンモニア生成の結果は、アンモニア生成プロセスにおける触媒の存在の重要性を示している。W試料の温度を1270 Kまで上昇させることにより、アンモニア生成は2つの主要な要因により継続的な減少を示した。ステンレス鋼およびWについてそれぞれ650 Kおよび830 Kを超える高温では、その減少はアンモニアの熱分解に起因する。より低い温度範囲では、温度上昇により、水素とさらに反応してNH2およびNH3を形成する傾向がない、より安定な窒化物の形成がもたらされる。興味深いことに、N2/H2プラズマへのヘリウムまたはアルゴンの添加は、アンモニア生成に対して逆の効果を示す。Heは表面プロセスの障壁として作用することにより、NH3の割合を効果的に減少させる。一方、アルゴンはプラズマプロセスにより大きな影響を与え、おそらくプラズマ中の活性窒素種を増加させ、その結果として生成されるアンモニアの割合を増加させる。