The original goals of the JET ITER-like wall included the study of the impact of an all W divertor on plasma operation (Coenen et al 2013 Nucl. Fusion53 073043) and fuel retention (Brezinsek et al 2013 Nucl. Fusion53 083023). ITER has recently decided to install a full-tungsten (W) divertor from the start of operations. One of the key inputs required in support of this decision was the study of the possibility of W melting and melt splashing during transients. Damage of this type can lead to modifications of surface topology which could lead to higher disruption frequency or compromise subsequent plasma operation. Although every effort will be made to avoid leading edges, ITER plasma stored energies are sufficient that transients can drive shallow melting on the top surfaces of components. JET is able to produce ELMs large enough to allow access to transient melting in a regime of relevance to ITER.Transient W melt experiments were performed in JET using a dedicated divertor module and a sequence of IP = 3.0 MA/BT = 2.9 T H-mode pulses with an input power of PIN = 23 MW, a stored energy of ∼6 MJ and regular type I ELMs at ΔWELM = 0.3 MJ and fELM ∼ 30 Hz. By moving the outer strike point onto a dedicated leading edge in the W divertor the base temperature was raised within ∼1 s to a level allowing transient, ELM-driven melting during the subsequent 0.5 s. Such ELMs (δW ∼ 300 kJ per ELM) are comparable to mitigated ELMs expected in ITER (Pitts et al 2011 J. Nucl. Mater.415 (Suppl.) S957–64).Although significant material losses in terms of ejections into the plasma were not observed, there is indirect evidence that some small droplets (∼80 µm) were released. Almost 1 mm (∼6 mm3) of W was moved by ∼150 ELMs within 7 subsequent discharges. The impact on the main plasma parameters was minor and no disruptions occurred. The W-melt gradually moved along the leading edge towards the high-field side, driven by j × B forces. The evaporation rate determined from spectroscopy is 100 times less than expected from steady state melting and is thus consistent only with transient melting during the individual ELMs. Analysis of IR data and spectroscopy together with modelling using the MEMOS code Bazylev et al 2009 J. Nucl. Mater.390–391 810–13 point to transient melting as the main process. 3D MEMOS simulations on the consequences of multiple ELMs on damage of tungsten castellated armour have been performed. These experiments provide the first experimental evidence for the absence of significant melt splashing at transient events resembling mitigated ELMs on ITER and establish a key experimental benchmark for the MEMOS code.
JET ITERライク壁の当初の目標には、全Wダイバータがプラズマ運転に及ぼす影響(Coenen et al 2013 Nucl. Fusion53 073043)と燃料保持(Brezinsek et al 2013 Nucl. Fusion53 083023)の研究が含まれていた。ITERは最近、運転開始時から全タングステン(W)ダイバータを設置することを決定した。この決定を支持するために必要とされた主要な入力の一つは、過渡事象中のW溶融および溶融飛散の可能性の研究であった。この種の損傷は表面トポロジーの変化をもたらす可能性があり、それが破壊頻度の増加やその後のプラズマ運転の阻害につながる可能性がある。リーディングエッジを回避するためにあらゆる努力が払われるであろうが、ITERプラズマの蓄積エネルギーは、過渡事象が部品表面の浅い溶融を引き起こすのに十分な大きさである。JETは、ITERに関連する領域において過渡溶融へのアクセスを可能にするのに十分な大きさのELMを生成することができる。過渡W溶融実験は、専用のダイバータモジュールと、IP = 3.0 MA/BT = 2.9 TのHモードパルスシーケンス(入力パワーPIN = 23 MW、蓄積エネルギー約6 MJ、規則的なタイプI ELM、ΔWELM = 0.3 MJ、fELM約30 Hz)を用いてJETで実施された。外側ストライク点をWリーディングエッジ上の専用位置に移動させることにより、ベース温度は約1秒以内に、その後の0.5秒間に過渡的でELM駆動の溶融を可能にするレベルまで上昇した。このようなELM(δW約300 kJ/ELM)は、ITERで予想される緩和ELM(Pitts et al 2011 J. Nucl. Mater.415 (Suppl.) S957–64)に匹敵する。プラズマへの放出という観点での有意な材料損失は観測されなかったが、いくつかの小さな液滴(約80 µm)が放出されたことを示す間接的な証拠がある。約1 mm(約6 mm3)のWが、7回の連続放電中の約150回のELMによって移動した。主プラズマパラメータへの影響は軽微であり、破壊は発生しなかった。W溶融部は、j × B力によって駆動され、高磁場側に向かってリーディングエッジに沿って徐々に移動した。分光法から決定された蒸発速度は、定常溶融から予想される値の100分の1であり、したがって個々のELM中の過渡溶融とのみ整合する。IRデータとモデリングの解析をMEMOSコード(Bazylev et al 2009 J. Nucl. Mater.390–391 810–13)を用いたシミュレーションと組み合わせることで、過渡溶融が主要なプロセスであることが示された。複数ELMがタングステンキャステレーション装甲の損傷に及ぼす影響に関する3D MEMOSシミュレーションが実施された。これらの実験は、ITERにおける緩和ELMに類似した過渡事象において有意な溶融飛散が生じないことの最初の実験的証拠を提供し、MEMOSコードの重要な実験的ベンチマークを確立するものである。