The three-dimensional Monte Carlo code ERO has been used to simulate dedicated DIII-D experiments in which Mo and W samples with different sizes were exposed to controlled and well-diagnosed divertor plasma conditions to measure the gross and net erosion rates. Experimentally, the net erosion rate is significantly reduced due to the high local redeposition probability of eroded high-Z materials, which according to the modelling is mainly controlled by the electric field and plasma density within the Chodura sheath. Similar redeposition ratios were obtained from ERO modelling with three different sheath models for small angles between the magnetic field and the material surface, mainly because of their similar mean ionization lengths. The modelled redeposition ratios are close to the measured value. Decreasing the potential drop across the sheath can suppress both gross and net erosion because sputtering yield is decreased due to lower incident energy while the redeposition ratio is not reduced owing to the higher electron density in the Chodura sheath. Taking into account material mixing in the ERO surface model, the net erosion rate of high-Z materials is shown to be strongly dependent on the carbon impurity concentration in the background plasma; higher carbon concentration can suppress net erosion. The principal experimental results such as net erosion rate and profile and redeposition ratio are well reproduced by the ERO simulations.
三次元モンテカルロコードEROは、異なるサイズのMoおよびW試料が、グロスおよびネットのエロージョン率を測定するために、制御され、十分に診断されたダイバータプラズマ条件下に曝露された専用のDIII-D実験をシミュレートするために使用されてきた。実験的には、ネットのエロージョン率は、侵食された高Z材料の高い局所再堆積確率により大幅に減少する。これは、モデリングによれば、主にChoduraシース内の電場とプラズマ密度によって制御される。磁場と材料表面の間の小さな角度に対して、3つの異なるシースモデルを用いたEROモデリングから同様の再堆積比が得られた。これは主に、それらの平均電離長が類似しているためである。モデル化された再堆積比は測定値に近い。シース全体の電位降下を減少させると、グロスおよびネットの両方のエロージョンを抑制できる。なぜなら、入射エネルギーが低いためにスパッタリング収率が減少する一方、Choduraシース内の電子密度が高いために再堆積比は減少しないからである。ERO表面モデルにおける材料混合を考慮すると、高Z材料のネットエロージョン率は、背景プラズマ中の炭素不純物濃度に強く依存することが示される。炭素濃度が高いとネットエロージョンを抑制できる。ネットエロージョン率とプロファイル、および再堆積比などの主要な実験結果は、EROシミュレーションによってよく再現される。