Characterization of QSPA plasma streams in plasma - surface interaction experiments: simulation of ITER ELMs

Abstract

Experimental simulations of ITER ELMs with relevant surface heat loads (energy density up to 2.4 MJ/m² ) have been performed with a quasi-steady-state plasma accelerator QSPA Kh-50. Additional shielding effect has been registered during irradiation of the combined carbon–tungsten (C–W) surfaces. Correlation between mass losses and thresholds of erosion products ejection has been analyzed depending on the surface heat loads. For heat load below cracking threshold mass losses are caused by physical spattering. Splashing of liquid material is registered for heat load exceeding the melting threshold.

Экспериментальное моделирование ELMs в ИТЭРе с соответствующими тепловыми нагрузками на поверхности (плотность энергии до 2.4 МДж/м²) было выполнено в квазистационарном плазменном ускорителе КСПУ Х-50. Установлено наличие дополнительного экранирования поверхности при облучении комбинированных углеродно-вольфрамовых поверхностей. Корреляция между потерями массы и порогами инжекции продуктов эрозии была проанализирована в зависимости от величины тепловых нагрузок. При тепловой нагрузке выше порога образования трещин потери массы обусловлены физическим распылением. Разбрызгивание расплавленного материала регистрируется при тепловых нагрузках, превышающих порог плавления.

Експериментальне моделювання ELMs в ІТЕРі з відповідними тепловими навантаженнями на поверхні (густина енергії до 2.4 МДж/м²) було виконано в квазістаціонарному плазмовому прискорювачі КСПП Х-50. Встановлено наявність додаткового екранування поверхні при опромінюванні комбінованої вуглецево- вольфрамової поверхні. Кореляція між втратами маси і порогами інжекції продуктів ерозії була проаналізована в залежності від величин теплових навантажень. При тепловому навантаженні вище порогу утворення тріщин втрати маси обумовлені фізичним розпорошуванням. Розбризкування розплавленого матеріалу реєструється при теплових навантаженнях, що перевищують поріг плавлення.