Arcing is a long standing plasma–surface interaction issue in nuclear fusion research, and the issue has been revived recently from new points of view. In this study, arcing under fusion relevant conditions is demonstrated in a linear plasma device using a pulsed laser to mimic the transient heat load. Ignition conditions of arcing were investigated systematically by changing the laser power, plasma conditions, surface nature and so on. Moreover, the cross-sectional view of arc trail was observed by transmission electron microscope, and the erosion of nanostructured tungsten due to arcing was estimated. It was found that more than half of the nanostructured tungsten still remained after an arc spot run on the nanostructure.
アーキングは核融合研究における長年にわたるプラズマ・表面相互作用の問題であり、近年新たな観点から再び注目されている。本研究では、線形プラズマ装置においてパルスレーザーを用いて過渡熱負荷を模擬し、核融合関連条件下でのアーキングを実証した。アーキングの発生条件を、レーザー出力、プラズマ条件、表面性状などを系統的に変化させて調査した。さらに、透過型電子顕微鏡によりアーク痕の断面観察を行い、ナノ構造タングステンにおけるアーキングによる損耗を評価した。その結果、ナノ構造上でのアークスポット発生後も、ナノ構造タングステンの半分以上が残存することが明らかになった。