The issue of first wall and divertor target lifetime represents one of the greatest challenges facing the successful demonstration of integrated tokamak burning plasma operation, even in the case of the planned next step device, ITER, which will run at a relatively low duty cycle in comparison to future fusion power plants. Material erosion by continuous or transient plasma ion and neutral impact, the susbsequent transport of the released impurities through and by the plasma and their deposition and/or eventual re-erosion constitute the process of migration. Its importance is now recognized by a concerted research effort throughout the international tokamak community, comprising a wide variety of devices with differing plasma configurations, sizes and plasma-facing component material. No single device, however, operates with the first wall material mix currently envisaged for ITER, and all are far from the ITER energy throughput and divertor particle fluxes and fluences. This paper aims to review the basic components of material erosion and migration in tokamaks, illustrating each by way of examples from current research and attempting to place them in the context of the next step device. Plans for testing an ITER-like first wall material mix on the JET tokamak will also be briefly outlined.
第一壁およびダイバータの寿命の問題は、統合されたトカマク燃焼プラズマ運転の実証が直面する最大の課題の一つであり、将来の核融合発電所と比較して比較的低いデューティサイクルで運転される予定の次期装置ITERにおいても同様である。連続的または過渡的なプラズマおよび中性粒子の衝撃による材料の損耗、それに続く放出された不純物のプラズマ中およびプラズマによる輸送、ならびにそれらの堆積および/または最終的な再損耗は、移動のプロセスを構成する。その重要性は、異なるプラズマ配位、サイズ、およびプラズマ対向材料を備えた多種多様な装置を含む国際トカマクコミュニティ全体での協調的な研究努力によって現在認識されている。しかしながら、いかなる単一の装置も、現在ITERで想定されている第一壁材料構成で運転されておらず、また全ての装置がITERのエネルギー処理量およびダイバータ粒子フラックス・フルエンスからは程遠い。本論文は、トカマクにおける材料の損耗と移動の基本的な構成要素を概説し、それぞれを現在の研究からの例を用いて説明し、それらを次期装置の文脈に位置づけることを目的とする。JETトカマクにおけるITER類似の第一壁材料構成の試験計画についても簡潔に概説する。