Repetitive melting of tungsten by power transients originating from edge localized modes (ELMs) has been studied in ASDEX Upgrade. Tungsten samples were exposed to H-mode discharges at the outer divertor target plate using the divertor manipulator II (DIM-II) system (Herrmann et al 2015 Fusion Eng. Des. 98–9 1496–9). Designed as near replicas of the geometries used also in separate experiments on the JET tokamak (Coenen et al 2015 J. Nucl. Mater. 463 78–84; Coenen et al 2015 Nucl. Fusion55 023010; Matthews et al 2016 Phys. Scr. T167 7), the samples featured a misaligned leading edge and a sloped ridge respectively. Both structures protrude above the default target plate surface thus receiving an increased fraction of the parallel power flux. Transient melting by ELMs was induced by moving the outer strike point to the sample location. The temporal evolution of the measured current flow from the samples to vessel potential confirmed transient melting. Current magnitude and dependency from surface temperature provided strong evidence for thermionic electron emission as main origin of the replacement current driving the melt motion. The different melt patterns observed after exposures at the two sample geometries support the thermionic electron emission model used in the MEMOS melt motion code, which assumes a strong decrease of the thermionic net current at shallow magnetic field to surface angles (Pitts et al 2017 Nucl. Mater. Energy12 60–74). Post exposure ex situ analysis of the retrieved samples show recrystallization of tungsten at the exposed surface areas to a depth of up to several mm. The melt layer transport to less exposed surface areas leads to ratcheting pile up of re-solidified debris with zonal growth extending from the already enlarged grains at the surface.
ASDEX Upgradeにおいて、エッジ局在モード（ELM）に起因するパワー過渡事象によるタングステンの繰返し溶融を研究した。タングステン試料は、ダイバータ操作装置II（DIM-II）システムを用いて、外側ダイバータ標的板においてHモード放電に曝露した（Herrmann et al 2015 Fusion Eng. Des. 98–9 1496–9）。試料は、JETトカマクにおける別個の実験でも使用された形状のほぼ複製として設計され（Coenen et al 2015 Nucl. J. Mater. 463 78–84；Coenen et al 2015 Nucl. Fusion 55 023010；Matthews et al 2016 Phys. Scr. T167 7）、それぞれミスアライメントされた前縁部および傾斜リッジ部を特徴とした。両構造ともデフォルトの標的板表面より上方に突出しており、これによりパワー束の増大した割合を受けた。ELMによる過渡溶融は、外側ストライク点を試料位置へ移動させることにより誘起した。試料から容器電位への測定電流の時間発展により、過渡溶融が確認された。電流の大きさと表面温度への依存性は、溶融駆動の置換電流の主たる起源が熱電子放出であることを強く示唆した。2つの試料形状での曝露後に観察された異なる溶融パターンは、MEML溶融運動コードで使用された熱電子放出モデルを支持するものであり、このモデルは、磁場と表面のなす角が浅い場合に熱電子正味電流が強く減少することを仮定している（Pitts et al 2017 Nucl. Mater. Energy 12 60–74）。回収された試料の曝露後その場外分析により、曝露された表面領域においてタングステンの再結晶が数mmの深さまで生じていることが示された。溶融層のより曝露の少ない表面領域への輸送は、表面の既に成長した結晶粒から延びる帯状成長を伴う再固化デブリのラチェット状堆積をもたらす。