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Hot electron target interaction experiments at the GOL-3 facility

V.T. Astrelin, A.V. Burdakov, P.Z. Chebotaev, V.V. Filippov, V.S. Koidan, K.I. Mekler, P.I. Melnikov, V.V. Postupaev, A.F. Rovenskikh, M.A. Schcheglov1997年被引用 34Nuclear FusionIF 3出版社

At the GOL-3 facility, experiments on the interaction of powerful hot electron streams with various materials have been performed. For energy densities of the hot electron stream above 10 MJ/m2 an explosive-like erosion was observed, which at energy densities of 30 MJ/m2 reaches 500 mu m for fine grain graphite and 200 mu m for tungsten. Under these conditions, the corona of the carbon vapour cloud has temperatures below 1.2 eV and densities up to 1017 cm-3. It propagates along the magnetic field lines with maximum velocities of 2.1*106 cm/s. The longitudinal and transverse (along and across magnetic field lines) vapour velocities of the colder bulk plasma are about 106 cm/s. A model for explosive-like erosion was developed and tested against the GOL-3 results. For graphite the destruction threshold is 10 kJ/g. This value is considerably lower than the vaporization enthalpy of 20.5 kJ/g for three atomic vaporization. The validated model was applied to a numerical analysis of the occurrence of explosive-like erosion for ITER disruptions and runaway electrons. If the energy density of the runaways remains below 30 MJ/m2, explosive-like erosion of graphite occurs for electron energies below 20 MeV. For the energetic tail of Maxwellian plasma electrons with temperatures up to 20 keV and power densities of 10 MW/cm2 without any angular spread, explosive-like erasion becomes comparable to erosion by vaporization

日本語訳

GOL-3施設では、強力な高温電子流と様々な材料との相互作用に関する実験が行われてきた。高温電子流のエネルギー密度が10 MJ/m2を超えると、爆発的様式の侵食が観察され、30 MJ/m2のエネルギー密度では、微細粒黒鉛で500 μm、タングステンで200 μmに達する。これらの条件下では、炭素蒸気雲のコロナは1.2 eV未満の温度と1017 cm-3までの密度を有する。それは磁力線に沿って最大速度2.1*106 cm/sで伝播する。より低温のバルクプラズマの縦方向および横方向(磁力線に沿った方向および横切る方向)の蒸気速度は約106 cm/sである。爆発的様式の侵食のモデルが開発され、GOL-3の結果と照合して検証された。黒鉛の場合、破壊閾値は10 kJ/gである。この値は、3原子蒸発の蒸発エンタルピー20.5 kJ/gよりもかなり低い。検証されたモデルは、ITERのディスラプションおよび逃走電子に対する爆発的様式の侵食の発生の数値解析に適用された。逃走電子のエネルギー密度が30 MJ/m2未満に留まる場合、黒鉛の爆発的様式の侵食は20 MeV未満の電子エネルギーで発生する。角度広がりを持たない、温度が最大20 keV、出力密度が10 MW/cm2のマクスウェルプラズマ電子の高エネルギー尾部については、爆発的様式の侵食は蒸発による侵食に匹敵するものになる。

装置

iter低精度(概要文一致)

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Hot electrons
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