Tungsten (W) is one of the leading candidate materials for plasma-facing components. However, its main drawback is its high radiative efficiency; if W penetrates the plasma, it can lead to core degradation or even collapse. Since eroded tungsten tends to ionize in the sheath and redeposit promptly, the net erosion flux that escapes prompt redeposition can differ significantly from the gross erosion. This work presents a modeling framework to estimate net erosion and photon emission from W coatings exposed to the lower divertor of DIII-D using the DiMES material exposure probe. The approach couples RustBCA for sputtering yields with a Monte Carlo transport code (LPTMC) that models redeposition and W emission. Computation is carried out with new atomic data, based on R-matrix and Mons calculations, leading to lower ionization probabilities and a twofold increase in net erosion estimates compared to calculations done with OPEN-ADAS atomic data. The model results are benchmarked against experimental measurements, showing quantitative agreement for erosion, although the trends in W emission are reproduced only qualitatively. The model is also used to assess whether W II emission can serve as a direct measurement of the net erosion of W in the lower divertor of DIII-D. Simulations show that this is not valid if the electron pressure is above Pa or if the toroidal length of the eroded material is smaller than the parallel-to-B distance traveled by impurity ions before steady-state conditions are reached. Finally, simulations suggest that when W is sputtered by carbon ions with high impact energies (300 eV) in DIII-D, W net erosion scales with W gross erosion and can be numerically approximated using W I flux alone as input.
タングステン（W）はプラズマ対向機器の主要な候補材料の一つである。しかし、その主な欠点は放射効率が高いことである。Wがプラズマに侵入すると、コアの劣化、さらには崩壊につながる可能性がある。侵食されたタングステンはシース内で電離し、速やかに再堆積する傾向があるため、即時再堆積を逃れる正味の侵食フラックスはグロス侵食と大きく異なり得る。本研究では、DiMES材料暴露プローブを用いてDIII-Dの下部ダイバータに曝露されたWコーティングからの正味侵食と光子放出を推定するためのモデリング枠組みを提示する。このアプローチは、スパッタリング収量のためのRustBCAと、再堆積およびW放出をモデル化するモンテカルロ輸送コード（LPTMC）を結合する。計算は、R-matrixおよびMons計算に基づく新しい原子データを用いて実行され、OPEN-ADAS原子データを用いた計算と比較して、より低い電離確率と正味侵食推定値の2倍の増加をもたらす。モデル結果は実験測定値に対してベンチマークされ、侵食については定量的な一致を示すが、W放出の傾向は定性的にのみ再現される。モデルはまた、W II放出がDIII-Dの下部ダイバータにおけるWの正味侵食の直接測定として役立つかどうかを評価するためにも使用される。シミュレーションは、電子圧力が Paを超える場合、または侵食された材料のトロイダル長さが、不純物イオンが定常状態に達するまでに移動するB平行方向の距離よりも小さい場合、これは有効ではないことを示す。最後に、シミュレーションは、DIII-DにおいてWが高エネルギー（300 eV）の炭素イオンによってスパッタリングされる場合、Wの正味侵食はWのグロス侵食とスケールし、W Iフラックスのみを入力として数値的に近似できることを示唆している。