The migration of first wall material due to erosion, plasma transport and re-deposition is one of the key challenges in current and future fusion devices. To predict erosion/re-deposition patterns and to understand the underlying principal processes, the global simulation code WallDYN was developed. It couples the evolution of the first wall surface composition to plasma impurity transport. To benchmark the WallDYN model, it was applied to the JET ITER-like wall experiment (JET-ILW), which mimics the ITER first wall material configuration and is thus an ideal environment to validate the predictive significance of WallDYN calculations for ITER application. The WallDYN calculations show good agreement with the Be deposition patterns determined from JET-ILW post-campaign wall tile analysis. The WallDYN results on W erosion and deposition also qualitatively match the post mortem patterns but quantitatively fall short by a factor of 20 which can be consolidated by including the influence of ELMs on the W erosion source. Applying the same model and process physics as for the JET calculations, the impurity migration and resulting fuel species co-deposition in ITER for different wall configurations and background plasmas were calculated. The simulations show that C containing wall configurations lead to unacceptable T retention whereas for the current ITER material choice (Be wall and W divertor) co-deposition will not limit the ITER operation. However the erosion of W by self-sputtering even without the contribution of ELMs could hamper ITER operation under certain plasma scenarios.
第一壁材料の侵食、プラズマ輸送、および再堆積による移動は、現在および将来の核融合装置における主要な課題の一つである。侵食・再堆積パターンを予測し、その背後にある主要なプロセスを理解するために、全球シミュレーションコードWallDYNが開発された。このコードは、第一壁表面組成の進化をプラズマ不純物輸送と結合させるものである。WallDYNモデルを検証するため、ITER第一壁材料構成を模擬したJET ITERライク壁実験（JET-ILW）に適用された。これは、ITER適用におけるWallDYN計算の予測的有意性を検証するための理想的な環境である。WallDYN計算結果は、JET-ILWの実験後壁タイル分析から決定されたBe堆積パターンと良好な一致を示した。Wの侵食および堆積に関するWallDYN結果も、実験後のパターンと定性的に一致するが、定量的には20倍の不足が見られ、これはW侵食源に対するELMの影響を含めることで改善できる。JET計算と同じモデルおよびプロセス物理を適用して、異なる壁構成およびプラズマシナリオにおけるITERでの不純物移動とそれに伴う燃料種の共堆積が計算された。シミュレーションは、C含有壁構成が許容不可能なT保持につながることを示した一方、現在のITER材料選択（Be壁およびWダイバータ）では共堆積はITER運転を制限しない。しかしながら、ELMの寄与がなくても、自己スパッタリングによるWの侵食は、特定のプラズマシナリオにおいてITER運転を妨げる可能性がある。