The tungsten erosion within Spherical Tokamak for Energy Production (STEP) assuming tungsten main wall and tungsten divertor has been estimated with ERO at the inner and outer divertor, at the inner and outer midplane and at the outboard baffle entrance. Plasma parameters are based on SOLPS simulations applying argon puffing for edge cooling. The plasma parameter range covers peak electron temperatures Te between 3 and 25 eV in the divertor. At the inner midplane Te ∼ 13 eV, at the outer midplane ∼7 eV and at the outboard baffle entrance between 1 eV and 4 eV. The modelled peak gross erosion is highest in the divertor with up to 1E19 W m−2 s−1 within the inner and 7E19 W m−2 s−1 in the outer one for the plasma parameter range studied. At the main wall the gross erosion is about 2E18 W m−2 s−1 at the inner midplane and 1.3E17 W m−2 s−1 at the outer one. However, tungsten deposition within the divertor is much larger with amounts between 88% and 98% and only between 10% and 60% at the midplane. At all locations studied, tungsten erosion due to deuterium ions is negligibly small compared to the erosion by argon ions. Erosion due to deuterium atoms has been studied for the outer midplane and is there at least four times smaller than the erosion due to argon ions. The simulations have been performed considering singly ionised Ar. However, according to the SOLPS runs the mean charge of Ar impinging the surfaces is about two at the locations of largest erosion, which leads to an increase of the gross erosion by a factor between 1.5 and 5 with the largest increase occurring at the outer divertor target.
「Spherical Tokamak for Energy Production（STEP）内におけるタングステンエロージョンを、タングステン主壁およびタングステンダイバータを仮定し、内側および外側ダイバータ、内側および外側ミッドプレーン、そしてアウトボードバッフル入口においてEROを用いて推定した。プラズマパラメータは、周辺冷却のためにアルゴンパフィングを適用したSOLPSシみュレーションに基づいている。プラズマパラメータの範囲は、ダイバータにおけるピーク電子温度Teが3 eVから25 eVの間をカバーする。内側ミッドプレーンではTe ∼ 13 eV、外側ミッドプレーンでは∼7 eV、アウトボードバッフル入口では1 eVから4 eVの間である。研究したプラズマパラメータ範囲において、モデル化されたピークグロスエロージョンはダイバータで最も高く、内側ダイバータでは最大1E19 W m−2 s−1、外側ダイバータでは最大7E19 W m−2 s−1である。主壁では、グロスエロージョンは内側ミッドプレーンで約2E18 W m−2 s−1、外側ミッドプレーンで約1.3E17 W m−2 s−1である。しかしながら、ダイバータ内でのタングステン堆積ははるかに大きく、88%から98%の範囲であり、ミッドプレーンではわずか10%から60%の範囲である。研究した全ての位置において、重水素イオンによるタングステンエロージョンは、アルゴンイオンによるエロージョンと比較して無視できるほど小さい。重水素原子によるエロージョンは外側ミッドプレーンについて研究されており、そこではアルゴンイオンによるエロージョンよりも少なくとも4倍小さい。シみュレーションは、一価にイオン化したArを考慮して実施された。しかしながら、SOLPSの計算によると、表面に入射するArの平均電荷は最大エロージョンの位置で約2であり、これによりグロスエロージョンは1.5から5の間の係数で増加し、最大の増加は外側ダイバータターゲットで発生する。」