Exposures of EU W-CFC combined targets with QSPA Kh-50 plasma streams simulating ITER ELMs

Abstract

Repeated load tests of special combined W-CFC samples were performed with QSPA plasma streams either resulting in strong melting of W surface layer or below the melting, but above the cracking threshold. Experiments show that in result of target exposures with heat load of 0.4 MJ/m2 (no melting) only cracks formation was found on both tungsten and CFC surfaces. It is obtained that enhanced evaporation of CFC results in additional shielding of tungsten surface by C cloud and protects W surface from evaporation even for essentially increased energy density in impacting plasma. Exposures of combined target with heat loads of 0.82 MJ/m2 resulted in strong melting of tungsten. Meshes of macro-cracks and micro-cracks as well as ripple structures are appeared on the resolidified surface.

Проведено циклічні іспити спеціальних комбінованих зразків W-CFC з використанням плазмових потоків КСПП з варійованими енергетичними навантаженнями, які приводять до розвитого плавлення поверхневого шару W, або знаходяться нижче порога плавлення, але вище порога розтріскування. Експериментально показано, що в результаті опромінення мішеней з густиною енергії 0,4 MДж/м2 (відсутність плавлення) було зареєстровано тільки розтріскування поверхонь CFC і вольфраму. Зі збільшенням густини енергії розвинуте паротворення CFC приводить до додаткового екранування поверхні вольфраму шаром вуглецевої плазми і захищає поверхню W від паротворення навіть при істотно збільшеній густині енергії в плазмі, що налітає. Опромінення мішеней з тепловими навантаженнями 0,82 MДж/м2 приводить до інтенсивного плавлення вольфраму. Сітки макро-тріщин і мікро-тріщин, а також хвильова структура з'являються на повторно затверділій поверхні.

Проведены циклические испытания специальных комбинированных образцов W-CFC с использованием плазменных потоков КСПУ с варьируемыми энергетическими нагрузками, которые приводят к развитому плавлению поверхностного слоя W, либо находятся ниже порога плавления, но выше порога растрескивания. Экспериментально показано, что в результате облучения мишеней плазменными потоками с плотностью энергии 0,4 MДж/м2 (отсутствие плавления) было зарегистрировано лишь растрескивание поверхностей CFC и вольфрама. С увеличением плотности энергии в плазменном потоке развитое парообразование CFC приводит к дополнительной экранировке поверхности вольфрама облаком углеродной плазмы и предохраняет поверхность W от испарения даже при существенно возросшей плотности энергии налетающей плазмы. Облучение мишеней с тепловыми нагрузками 0,82 MДж/м2 приводит к интенсивному плавлению вольфрама. Сетки макро-трещин и микро-трещин, а также волновые структуры появляются на повторно затвердевающей поверхности.