An analytical expression for ion velocities at the wall including the sheath electric field and surface biasing for erosion modeling at JET ILW

Accounting for Edge Plasma Parameters Dynamics at Jet Divertor Sputtering Estimation During Edge-Localized Modes

“…Однако для более точного расчёта распыления необходимо учитывать распределение налетающих ионов по энергиям и углам падения, так как коэффициент распыления может измениться на порядок в зависимости от угла падения ионов [18]. В работе [10] была предложена методика аналитической интерпретации налетающих плазменных потоков, измеренных ленгмюровскими зондами, для расчёта распыления внешней диверторной пластины в режиме с ELM с учётом распределения налетающих ионов по энергиям и углам падения.…”

“…Для оценки распыления диверторных пластин в течение ELM с учётом распределений по энергии и углам падения ионов на поверхность необходимо определить распределение этих ионов по скоростям при вылете из плазмы в время ELM. Аналогично работе [10] было предположено, что компоненты скорости, перпендикулярные магнитному полю, имеют распределение Максвелла с температурой пьедестала, а компонент скорости, параллельный магнитному полю, -смещённое распределение Максвелла со средней скоростью, равной скорости звука. В данной работе эволюция параметров плазмы в области пьедестала во время ELM была учтена при восстановлении функции распределения по скоростям вылетающих из пьедестала ионов следующим образом:…”

“…где t ELM -временной интервал вылета из пьедестала частиц, формирующих ELM, равный характерному времени изменения параметров пьедестала; ped (τ) Необходимо показать, что предположенный вид начального распределения приводит к измеренным в эксперименте временным зависимостям потока и энергии налетающих на поверхность ионов при величине длины магнитной линии от экваториальной плоскости до поверхности пластин дивертора L con , соответствующей оценкам для ИТЭР-подобной стенки [17,21]. Используя положение теории «Free Streaming Model» о малости пристеночного падения потенциала, было получено выражение для распределения частиц по времени прилёта на поверхность для каждого мгновенного значения температуры и плотности пьедестала по методике, разработанной в предыдущих работах [10,26], а далее проведено интегрирование по времени разрушения пьедестала: n  = 1,5•10 19 м -3 , которые были определены по рис. 1.…”

“…В работе [10] для расчёта распыления горизонтальной диверторной пластины в режиме с ELM с учётом распределения налетающих ионов по энергиям и углам падения была предложена методика аналитического описания налетающих плазменных потоков, измеренных ленгмюровскими зондами. Выявлено, что распыление W с внешней диверторной пластины токамака JET увеличивается практически на порядок в режиме с ELM первого типа с энергией до 0,3 МДж.…”

“…В данной работе методика оценки распыления диверторных пластин токамака JET [10] была доработана с учётом динамики параметров плазмы в области пьедестала во время ELM. Были включены такие эффекты, как уменьшение температуры и плотности пьедестала при его разрушении во время ELM, а также введён временной интервал вылета частиц с пьедестала, формирующих поток энергии и частиц в ELM.…”