Unipolar arc is a unique phenomenon, which many people have been trying to investigate experimentally and theoretically. In this paper, we show that unipolar arcing is promptly initiated on tungsten in response to a pulsed heat load when a nanostructure is formed on the surface by exposure to a helium plasma. The behavior of the arc spot is investigated from the observation with a fast framing camera and from the arc trail recorded on the material, and comparisons are made between the observation and numerical modeling. It is revealed that the arc trail has a self-affine fractal nature under magnetized conditions, and it significantly alters with the magnetic field strength.
単極アークは独特な現象であり、多くの人々が実験的および理論的に研究しようとしてきた。本論文では、ヘリウムプラズマへの曝露によって表面にナノ構造が形成されると、パルス熱負荷に対してタングステン上で単極アークが即座に発生することを示す。アークスポットの挙動は、高速フレーミングカメラによる観察と、材料上に記録されたアーク痕跡から調査され、観察結果と数値モデリングの比較が行われる。アーク痕跡は磁化条件下で自己アファイン性のフラクタル特性を有し、磁場強度によって有意に変化することが明らかにされた。