Hot atoms with chaotically directed velocities are generated by charge-exchange with plasma ions of neutrals recycling from the vessel wall of a fusion reactor. Some of them flee into openings in the vessel made for ducts guiding to diagnostic installations; in particular, to first mirrors for optical observations. On the one hand, hot atoms, hitting the mirror directly, can erode its surface. On the other hand, impurity species, released from the walls of the vessel and of the diagnostic duct, migrate to the mirror and can be deposited there. Both the erosion of and impurity deposition on the mirror decline its reflection properties.Models elaborated to describe processes above are outlined, including a 2D kinetic description for neutral species in the vicinity of the duct opening, an assessment for the erosion of the duct walls and mirror surface by hot atoms, estimates for influxes of the wall material into the duct and a consideration of the migration of impurity atoms along the duct. Calculations are done for the conditions predicted for a fusion reactor like DEMO. The rates for erosion of and impurity deposition on first mirrors of Mo are assessed versus input parameters such as the duct radius, the distance from the opening to the mirror, the density ng of the working gas in the duct, the probabilities for impurity sticking to the duct wall and mirror surface. It is demonstrated that, by ng exceeding a level of m−3, the mirror sputtering can be reduced to the target level of 1 nm per full power year. Moreover, for long enough ducts the erosion rate of impurities deposited onto the mirror exceeds their deposition one and no formation of impurity precipitations on the mirror surface has to be expected.
無秩序な方向の速度を持つ高温原子は、核融合炉の容器壁からリサイクリングする中性粒子とプラズマイオンとの荷電交換によって生成される。それらの一部は、診断装置へ導くダクトのために設けられた容器の開口部、特に光学観測用の第一ミラーへ逃げ込む。一方で、高温原子がミラーに直接衝突すると、その表面を侵食し得る。他方で、容器壁および診断ダクトの壁から放出された不純物種は、ミラーまで移動し、そこに堆積し得る。ミラーの侵食と不純物の堆積は、その反射特性を低下させる。上記のプロセスを記述するために詳細化されたモデルが概説される。これには、ダクト開口部近傍の中性種の2次元運動論的記述、高温原子によるダクト壁およびミラー表面の侵食の評価、ダクト内への壁材料の流入量の推定、およびダクトに沿った不純物原子の移動の考察が含まれる。計算は、DEMOのような核融合炉について予測される条件に対して行われた。Mo製第一ミラーの侵食速度と不純物堆積速度は、ダクト半径、開口部からミラーまでの距離、ダクト内の作動ガスの密度 ng、ダクト壁およびミラー表面への不純物の付着確率などの入力パラメータに対して評価される。ng が m−3 のレベルを超えることにより、ミラースパッタリングをフルパワー年あたり1 nmの目標レベルまで低減できることが実証される。さらに、十分に長いダクトの場合、ミラー上に堆積した不純物の侵食速度はそれらの堆積速度を上回り、ミラー表面上への不純物析出の形成は期待されるべきではない。