ОБЗОР ПО ЛИНЕЙНЫМ УСКОРИТЕЛЯМ

Приведен обзор стационарных линейных симуляторов плазмы, используемых для исследования взаимодействия плазмы с поверхностью применительно к термоядерным установкам и моделирования их пристеночной плазмы. Взаимодействие плазмы с поверхностью является важной проблемой создания защитных материалов для Международного Термоядерного Экспериментального Реактора (ИТЭР). К основным, обращенным к плазме компонентам, относятся первая стенка и дивертор. Основные функции дивертора заключаются в поглощении теплового потока, выходящего из пристеночной плазмы, и отводе гелия, который является продуктом сгорания в реакции термоядерного синтеза. Отдельно рассмотрены установки относительно небольших размеров с ограниченными возможностями и крупные линейные симуляторы мощностью в несколько десятков кВт с разнообразными средствами диагностики. На современных линейных симуляторах температура и плотность генерируемой плазмы близки к плазме SOL (scrap-off layer), тем самым актуально исследование процессов, непосредственно влияющих на материалы компонентов, такие как распыление атомов поверхности и изучение эрозии, внедрение в поверхность инородных частиц или напыление, модификация рельефа поверхности, блистерообразование.

1. Goebel, D. M., Campbell, G., Conn, R. W. Plasma surface interaction experimental facility (PISCES) for materials and edge physics studies. – Journal of Nuclear Materials, 1984, vol. 121, p. 277–282.

2. Antar G. Y. On the origin of ‘‘intermittency’’ in the scrape-off layer of linear magnetic confinement devices. – Physics of plasmas, 2003, vol. 10, № 9, р. 3629–3634.

3. Hudson B. F., Doerner R.P. Impurity transport measurements in the PISCES-A linear plasma device. – 2011.

4. Doerner R.P., Baldwin M.J. Schmid K. The influence of beryllium containing plasma on the evolution of a mixed-material surface. – Physica Scripta, 2004, vol. T111, p. 75–79.

5. Doerner R.P. Measuring the difference between gross and net erosion. – Nuclear Fusion, 2012, vol. 51, 7 pp.

6. N. Ohno, D. Nishijima, S. Takamura et al. Static and dynamic behaviour of plasma detachment in the divertor simulator experiment NAGDIS-II. – Nuclear Fusion, 2001, vol. 41, p. 1055–1065.

7. Kastelewicz H., Fussmann G. Plasma modeling for the PSI Linear plasma device. – Contrib. Plasma Physics, 2004, vol. 44, No 4, р. 352–360.

8. Pospieszczyk A., et.al. Spectroscopic characterisation of the PSI-2 plasma in the ionising and recombining state. – Journal of Nuclear Materials, 2013, vol. 438, p. S1249–S1252.

9. Kreter A. et.al. Status of technological development for the JULE-PSI project. – 4th International Workshop on Plasma Material Interaction Facilities for Fusion Research (PMIF), 2013.

10. Kreter A., et.al. Linear plasma device PSI-2 for PMI studies. – Fusion science and technology, 2015, vol. 68, p. 8–14.

11. B. Unterberg et al. New linear plasma devices in the trilateral euregio cluster for an integrated approach to plasma surface interactions in fusion reactors. – Fusion Engineering and Design, 2011, vol. 86, p. 1797–1800.

12. Мартыненко Ю.В., Хрипунов Б.И., Петров В.Б. Изменение поверхности вольфрама и графита под воздействием больших потоков плазмы. – ВАНТ Сер. Термоядерный синтез, 2009, вып. № 4, с. 14–23.

13. Визгалов И.В., Курнаев В.А., Тельковский В.Г., и др. Лабораторный практикум по курсу «Физика горячей плазмы и УТС». Под редакцией Тельковского В.Г. Москва. МИФИ, 1995.