Dust is one of the most critical issues in next-generation magnetic fusion devices, as it is inevitable and poses a serious threat to machine operation and safety. In EAST, a total of 7.82 g dust from the vacuum vessel and 5.81 g from the lower port K were collected and characterized after the 2021 first experimental campaign. The strong, weak and non-magnetic dusts were categorized using permanent magnets with surface magnetic field intensities of 50 mT and 500 mT. The distribution, morphology, and composition of different magnetic dust were found to be quite different. The dust obtained in the vacuum vessel contained a substantial amount of non-magnetic particles, exceeding 55 wt.% (weight percentage). In contrast, the lower port K predominantly consisted of strong magnetic dust, up to 60.1 wt.%. The non-magnetic dust exhibited broken spheroidal particles and needle-like particles, primarily composed of Li2CO3 and carbon. Both the strong and weak magnetic dust have a similar content of stainless steel (SS)-based elements but different morphology. The strong magnetic dust are mainly spheroids, formed by solidification after the melting of the SS materials. These spheroidal particles were found to agglomerate with four distinct types of grains: equiaxed grains, dendritic, cellular dendritic and spherulite grains due to the different temperature gradients during solidification. The spheroidal particles in the strong magnetic dust have an oxygen content of around 26.6 wt.%, which are much different from the weakly magnetic dust with a much lower oxygen content of 3.9 wt.% and in strip-like formations. Furthermore, the strong magnetic dust was found to be a type of ferromagnetic material, predominantly with 46.4 wt.% content of a new phase of γ-Fe2O3. It could be activated in the presence of a magnetic field inside the EAST tokamak, which elucidates the higher concentration of strongly magnetic dust in the lower port K. It could have an impact on plasma start-up and impurity levels during plasma operation.
ダストは、次世代磁気核融合装置における最も重要な問題の一つであり、それは不可避であり、装置の運転と安全性に深刻な脅威をもたらす。EASTでは、2021年の最初の実験キャンペーン後に、真空容器から合計7.82 g、下部ポートKから5.81 gのダストが収集され、特性評価された。強磁性、弱磁性、非磁性ダストは、表面磁場強度が50 mTおよび500 mTの永久磁石を用いて分類された。異なる磁性ダストの分布、形態、組成はかなり異なることが見出された。真空容器で得られたダストは、55 wt.%を超える非磁性粒子を相当量含んでいた。対照的に、下部ポートKは主に強磁性ダストで構成され、最大60.1 wt.%であった。非磁性ダストは、破断した球状粒子と針状粒子を示し、主にLi2CO3と炭素で構成されていた。強磁性ダストと弱磁性ダストはどちらも、ステンレス鋼（SS）をベースとする元素の含有量が類似しているが、形態は異なる。強磁性ダストは主に球状体であり、SS材料の溶融後の凝固によって形成された。これらの球状粒子は、凝固中の異なる温度勾配により、等軸晶、デンドライト、セルラーデンドライト、球晶粒の4つの異なるタイプの結晶粒と凝集していることが見出された。強磁性ダスト中の球状粒子は、約26.6 wt.%の酸素含有量を有し、はるかに低い3.9 wt.%の酸素含有量を有し、ストリップ状の形成を呈する弱磁性ダストとは大きく異なる。さらに、強磁性ダストは、主に46.4 wt.%のγ-Fe2O3の新相を含むタイプの強磁性材料であることが見出された。それはEASTトカマク内部の磁場の存在下で活性化され得、これは下部ポートKにおける強磁性ダストのより高い濃度を説明する。それは、プラズマ運転中のプラズマ立ち上げと不純物レベルに影響を与える可能性がある。