The paper presents the investigations of high power plasma interaction with material surfaces under conditions simulating the ITER disruptions and type I ELMs. Different materials were exposed to plasma with repetitive pulses of 250 µs duration, the ion energy of up to 0.6 keV, and the heat loads varying in the 0.5–25 MJ m−2 range. The plasma energy transfer to the material surface versus impact load has been analysed. The fraction of plasma energy that is absorbed by the target surface is rapidly decreased with the achievement of the evaporation onset for exposed targets. The distributions of evaporated material in front of the target surface and the thickness of the shielding layer are found to be strongly dependent on the target atomic mass. The surface analysis of tungsten targets exposed to quasi-steady-state plasma accelerators plasma streams is presented together with measurements of the melting onset load and evaporation threshold, and also of erosion patterns with increasing heat load and the number of plasma pulses.
本論文は、ITERのディスラプションおよびタイプI ELMを模擬した条件下での、材料表面と高パワープラズマとの相互作用に関する研究を提示する。異なる材料を、繰り返しパルス幅250 µs、イオンエネルギー最大0.6 keV、熱負荷が0.5〜25 MJ m⁻²の範囲で変動するプラズマに曝露した。材料表面へのプラズマエネルギー輸送と入射負荷との関係を解析した。曝露された表面の蒸発開始に伴い、表面に吸収されるプラズマエネルギーの割合は急速に減少した。表面前方における蒸発材料の分布および遮蔽層の厚さは、ターゲットの原子質量に強く依存することが明らかになった。準定常プラズマ加速器によるプラズマ流に曝露されたタングステンターゲットの表面分析結果を、溶融開始負荷および蒸発しきい値の測定値とともに提示し、さらに熱負荷とプラズマパルス数の増加に伴う侵食パターンの変化を示す。