Modeling of the first mirror surface composition under ITER relevant particle irradiation

Kogut, D.; Трифонов, Н. Н.; Kurnaev, V.А.

doi:10.1016/j.jnucmat.2013.01.155

Cited by 6 publications

(6 citation statements)

References 11 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Это ограничение означает, что вероятность распыления примесей со стенок канала атомами D и T не уменьшается после нескольких отражений, коэффициент отражения частиц Be, D и T не снижается по-Т а б л и ц а 5. Скорость эрозии и роста плёнки для зеркал М2-М4 В работах [8,10,15] показано, что основная часть потока Be из камеры падает на стенку канала под углами, близкими к нормали, а согласно данным [16] энергетический коэффициент отражения Be от Be для углов падения <30º не превышает 0,5%. Это означает, что основная часть Be осаждается на стенке канала уже после первого столкновения, т.е.…”

Section: Discussionunclassified

“…С учётом того, что распылённый со стенок канала Be может повторно провзаимодействовать со стенкой под произвольным углом, можно было бы ограничиться значением N Be = 2. Энергия атомов D, T в 10 раз выше, угловое распределение на входе в канал более однородное [7,8,10], энергетический коэффициент отражения D, T от Be заметно выше [16], поэтому разумным кажется использование значений N D, T ≥ 3. Для унификации расчётов удобно было использовать одинаковые значения для N Be и N D, T , а поскольку целью данной работы является проведение оценки сверху, то были выбраны значения N Be = 6, N D, T = 6.…”

Section: Discussionunclassified

“…Использование кода для оптических расчётов приводит к невозможности учесть столкновение частиц на остаточном газе, но, как уже было сказано, этим можно пренебречь, если давление в исследуемой области не превышает 0,1 Па [10]. При более высоком давлении внутри УВЗ рассеяние Be на остаточном газе приведёт к размытию границы зоны осаждения, т.е.…”

Section: Discussionunclassified

“…В этой работе данный программный пакет используется для расчёта транспорта частиц вдоль оптического канала СВЛ (до первого зеркала), движение фотонов в программе моделирует движение атомов водорода и бериллия, а параметры отражения фотонов от поверхностей задаются в соответствии с законами распыления, отражения и переосаждения частиц. При таком подходе невозможно учесть столкновения частиц между собой, но если давление в диагностическом порту не превышает 0,1 Па, то рассеянием нейтральных частиц на остаточном газе можно пренебречь [10]. б Дополнительно к упомянутой модели в программном пакете Zemax OpticStudio были созданы модели вырезов в ДПС, геометрия которых соответствовала актуальной модели в БД ИТЭР (ENOVIA).…”

Section: параметры моделированияunclassified

See 3 more Smart Citations

Estimation of Vacuum Mirrors Degradation Rate for H-Alpha and Visible Spectroscopy in Iter

Andreenko¹,

Orlovskiy²,

Alekseev³

et al. 2019

PAST-TF

View full text Add to dashboard Cite

2 Координационный центр «Управляемый термоядерный синтез -международные проекты», Москва, Россия На токамаке-реакторе ИТЭР будет задействовано более 30 оптических и лазерных диагностик, использующих системы зеркал для передачи излучения. Их надёжная работа напрямую связана со скоростью деградации первого зеркала, обращённого непосредственно к плазме. Наибольшую опасность для первого зеркала представляют потоки нейтральных атомов из плазмы, в основном D, T и Be. Воздействие высокоэнергетических атомов рабочего газа может приводить к распылению поверхности зеркала, а переосаждение распылённого со стенок вакуумной камеры бериллия -к образованию на зеркале плёнки. В данной работе проводится консервативная оценка скорости деградации внутрикамерных зеркал в экваториальных каналах диагностики «Спектроскопия водородных линий». Расчёты проводились с помощью программы Zemax OpticStudio для стационарного режима работы ИТЭР. Результаты показывают, что рабочая область первого зеркала будет подвержена распылению со скоростью не более 100 нм/год, что является допустимой эрозионной нагрузкой при использовании зеркал из монокристаллического молибдена. Образование бериллиевой плёнки ожидается только на краях зеркала (вне рабочей области). Возможное загрязнение рабочей части зеркала в результате аварий или срывов плазмы может быть устранено с помощью встроенной в узел первого зеркала системы очистки зеркал. Оценка, выполненная для остальных внутрикамерных зеркал, показала, что их существенной деградации не ожидается ввиду их удалённости от плазмы.Ключевые слова: диагностика плазмы, первое зеркало, ИТЭР.More than 30 optical and laser diagnostics installed in ITER tokamak-reactor will use mirrors for transmittance of light. Their reliable performance depends largely on the degradation rate of the first mirror, which is exposed directly to the plasma. The impact of neutral fluxes of D, T and Be from the plasma is the most critical issue for the first mirror. The flux of high-energy atoms of operation gas can produce the physical sputtering of the mirror's surface. At the same time, redeposition of Be from the first wall can contaminate the mirror surface with films. In this work, a conservative estimation of vacuum mirrors' degradation rate for the equatorial channels of H-alpha and Visible Spectroscopy is performed for stationary ITER modes with Zemax OpticStudio software. The results show that the working area of the first mirrors will be located in an erosion-dominated zone with erosion rate no more than 100 nm/year, which is acceptable for the mirrors made of single-crystal molybdenum. Formation of Be films is expected only on the edges of the mirrors outside the working area. Possible contamination of the working area due to accidents or plasma events can be eliminated by the mirror cleaning system, which will be built in the first mirror unit. Estimations made for the rest vacuum mirrors predict insignificant degradation rate due to a long distance from the plasma.

show abstract

Section: Discussionunclassified

Section: параметры моделированияunclassified

See 2 more Smart Citations

Estimation of Vacuum Mirrors Degradation Rate for H-Alpha and Visible Spectroscopy in Iter

Andreenko¹,

Orlovskiy²,

Alekseev³

et al. 2019

PAST-TF

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…For the motional Stark effect diagnostics module, the deuterium/tritium ion flux at the entrance of the module is estimated to be 3.6 × 10 16 cm −2 s −1 , whereas the deuterium/tritium charge exchange neutral flux with energies above 10 eV is estimated to be 2.6×10 16 cm −2 s −1 [43]. However, for FMs that can be placed inside protective ducts, the incident particle flux can decrease at the mirror surface by several orders of magnitude [42][43][44]. The total ion flux in this campaign is of the same order of magnitude as the particle flux expected at the entrance of the ducts, and therefore reflects the worst-case scenario, i.e.…”

Section: Effects Of Rougheningmentioning

confidence: 99%

Roughening and reflection performance of molybdenum coatings exposed to a high-flux deuterium plasma

et al. 2013

View full text Add to dashboard Cite

Optical diagnostic systems of ITER are foreseen to include metallic, plasma-facing, electromagnetic radiation reflecting components called first mirrors (FMs). Molybdenum coatings are important candidates for these components. Depending on the local plasma parameters of the reactor, the mirrors may be under net erosion or deposition conditions. In this work, we exposed molybdenum coatings to a high-flux deuterium plasma in order to test their roughening limits under erosion conditions. The high energy of deuterium ions (500 eV on average) results in more vigorous roughening of the surface compared with lower energy ions (200 eV). Longer exposure (3 × 1020 ions cm−2) of the 200 eV ions results in only a slightly increased roughness compared with shorter exposure (6.8 × 1019 ions cm−2). Both phenomena match to the theory regarding roughening dynamics of physical sputtering. A comparison of results in this work with previous studies gives support to the hypothesis that roughening is flux and temperature dependent. Partial delamination of the coatings is observed upon exposure at room temperature, but not at an elevated temperature (200 °C). In summary, Mo coatings will remain functional in the ITER environment under the expected conditions. However, changes in the expected conditions such as 500 eV mean energy of impinging charge exchange neutrals or <100 °C surface temperature of the mirrors can lead to gradual or sudden failure of the coatings.

show abstract

Can gas puff be used for cleaning of the diagnostic first mirrors in ITER?

Kotov

2017

Fusion Engineering and Design

View full text Add to dashboard Cite

Modeling of the first mirror surface composition under ITER relevant particle irradiation

Cited by 6 publications

References 11 publications

Estimation of Vacuum Mirrors Degradation Rate for H-Alpha and Visible Spectroscopy in Iter

Estimation of Vacuum Mirrors Degradation Rate for H-Alpha and Visible Spectroscopy in Iter

Roughening and reflection performance of molybdenum coatings exposed to a high-flux deuterium plasma

Can gas puff be used for cleaning of the diagnostic first mirrors in ITER?

Contact Info

Product

Resources

About