The thermal response of first walls made of bare stainless steel or graphite, and the capability of coatings to prevent stainless steel first walls from melting or from loss of mechanical function under various plasma disruption conditions, have been analysed. Plasma disruptions with energy densities up to 10 MJ/m2 and disruption times ranging from 20 ms to below 1 ms have been considered. In view of their favourable high-melting, thermal-shock resistant properties, coatings of graphite, TiC, and SiC were studied.The parametric numerical analysis shows that bare stainless steel might be seriously eroded and damaged by disruptions with an energy density beyond 2 MJ/m2. To cope with a wide range of disruption times and energy densities, the minimum required coating thickness to prevent stainless steel from melting should be about 0.1 mm per 1 MJ/m2 of expected energy density. However, due to the relatively high value of surface evaporation, the coating thickness should be one order of magnitude larger in order to withstand a proper number of disruptions.
裸のステンレス鋼または黒鉛で作られた第一壁の熱応答、および様々なプラズマディスラプション条件下でのステンレス鋼第一壁の溶融または機械的機能喪失を防止するためのコーティングの能力が解析された。エネルギー密度が最大10 MJ/m²、ディスラプション時間が20 msから1 ms未満までのプラズマディスラプションが考慮された。高い融点と熱衝撃耐性を有するという点から、黒鉛、TiC、およびSiCのコーティングが研究された。パラメトリック数値解析により、裸のステンレス鋼は、エネルギー密度が2 MJ/m²を超えるディスラプションによって深刻な侵食および損傷を受ける可能性があることが示された。広範囲のディスラプション時間とエネルギー密度に対処するため、ステンレス鋼の溶融を防ぐための最小必要コーティング厚さは、予想エネルギー密度1 MJ/m²あたり約0.1 mmであるべきである。しかしながら、表面蒸発の比較的高い値のため、適切な回数のディスラプションに耐えるには、コーティング厚さを一桁大きくすべきである。