Formación de burbujas en tungsteno de grado ITER después de la exposición a plasma D/He estacionario y choques térmicos similares a ELM
Autores: Gago, Mauricio; Kreter, Arkadi; Unterberg, Bernhard; Wirtz, Marius
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Formación de burbujas en tungsteno de grado ITER después de la exposición a plasma D/He estacionario y choques térmicos similares a ELM
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Nuclear
Palabras clave
Materiales en contacto con el plasma
Divertor ITER
Tungsteno
Formación de burbujas
Cargas térmicas transitorias
ELMs
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 18
Citaciones: Sin citaciones
Los materiales en contacto con el plasma (PFMs) en el divertor del ITER estarán expuestos a condiciones severas, incluyendo la exposición a cargas térmicas transitorias de modos localizados en el borde (ELMs) y a partículas de plasma y neutrones. El tungsteno es el material elegido como PFM para el divertor del ITER. En pruebas anteriores, se detectó la formación de burbujas en tungsteno de grado ITER cuando se expuso a condiciones relevantes para la fusión. Para este estudio, se expuso tungsteno de grado ITER a cargas térmicas transitorias similares a ELM y plasma D/He (6%) en el dispositivo de plasma lineal PSI-2. La formación de burbujas se investigó a través de micrografías SEM y cortes FIB. Se encontró que, al exponerse a 100,000 pulsos láser de 0.6 GWm de densidad de potencia absorbida, solo se formaron pequeñas burbujas en el rango de nanómetros cerca de la superficie. Después de aumentar a 0.8 y 1.0 GWm, el tamaño de las burbujas aumentó a aproximadamente 1 um de tamaño y estaban más profundas bajo la superficie. Aumentar la fluencia del plasma tuvo un efecto aún mayor, más que duplicando la densidad de burbujas y aumentando el tamaño de las burbujas hasta 2 um de diámetro. Al utilizar plasma solo de deuterio, las muestras no mostraron formación de burbujas y redujeron el agrietamiento, lo que demuestra que tal formación de burbujas es causada por la exposición al plasma de helio.
Descripción
Los materiales en contacto con el plasma (PFMs) en el divertor del ITER estarán expuestos a condiciones severas, incluyendo la exposición a cargas térmicas transitorias de modos localizados en el borde (ELMs) y a partículas de plasma y neutrones. El tungsteno es el material elegido como PFM para el divertor del ITER. En pruebas anteriores, se detectó la formación de burbujas en tungsteno de grado ITER cuando se expuso a condiciones relevantes para la fusión. Para este estudio, se expuso tungsteno de grado ITER a cargas térmicas transitorias similares a ELM y plasma D/He (6%) en el dispositivo de plasma lineal PSI-2. La formación de burbujas se investigó a través de micrografías SEM y cortes FIB. Se encontró que, al exponerse a 100,000 pulsos láser de 0.6 GWm de densidad de potencia absorbida, solo se formaron pequeñas burbujas en el rango de nanómetros cerca de la superficie. Después de aumentar a 0.8 y 1.0 GWm, el tamaño de las burbujas aumentó a aproximadamente 1 um de tamaño y estaban más profundas bajo la superficie. Aumentar la fluencia del plasma tuvo un efecto aún mayor, más que duplicando la densidad de burbujas y aumentando el tamaño de las burbujas hasta 2 um de diámetro. Al utilizar plasma solo de deuterio, las muestras no mostraron formación de burbujas y redujeron el agrietamiento, lo que demuestra que tal formación de burbujas es causada por la exposición al plasma de helio.