One key challenge for efficiency and safety in fusion devices is the retention of tritium (T) in plasma-facing components. Tritium retention generates radioactive concerns and decreases the amount of fuel available to generate power. Hence, understanding the behavior of T in tungsten (W), as the main candidate as armor material, is critical to the deployment of fusion as a reliable energy source. In this work, we have studied the effect of a thermal gradient in the transport properties of hydrogen (as a T surrogate) in pure W. Strong thermal gradients develop in the divertor as a result of the intense energy fluxes arriving at the material. We have developed an analytical approach to compute the heat of transport () that is parameterized from molecular dynamics (MD) simulations. is a parameter needed in irreversible thermodynamics frameworks to understand mass transport in the presence of thermal gradients. We show that can be written as a function of temperature, temperature gradient, a characteristic length and the ratio of the rates towards hot and cold regions. Furthermore, we describe how, to first order, the dependence of on the thermal gradient vanishes, in agreement with MD results. On average, we find for H in pure W, with k the Boltzmann constant and T the temperature.
核融合装置の効率と安全性にとって重要な課題の一つは、プラズマ対向機器におけるトリチウム（T）の保持である。トリチウムの保持は、放射能に関する懸念を生じさせ、発電に利用可能な燃料の量を減少させる。したがって、装甲材料としての主な候補であるタングステン（W）におけるTの挙動を理解することは、信頼できるエネルギー源としての核融合の実用化にとって極めて重要である。本研究では、純W中における水素（Tの代替物質として）の輸送特性に対する温度勾配の影響を調査した。ダイバータでは、材料に到達する強いエネルギー束の結果として、強い温度勾配が生じる。我々は、分子動力学（MD）シミュレーションからパラメータ化された輸送熱（ ）を計算するための解析的アプローチを開発した。（ ）は、温度勾配の存在下での質量輸送を理解するために不可逆熱力学の枠組みで必要とされるパラメータである。我々は、（ ）が温度、温度勾配、特性長さ、および高温側と低温側への速度の比の関数として書けることを示す。さらに、一次近似では、温度勾配に対する（ ）の依存性が消えることを、MD結果と一致して説明する。平均的には、純W中のHについて、 を得る。ここで、kはボルツマン定数、Tは温度である。