Плазменно-тепловая нагрузка в диверторе термоядерного реактора-токамака
Ключевые слова:
плазменно-тепловые испытания, материалы термоядерного реактора, вольфрам, дивертор, термоядерный реактор, токамак
Аннотация
В имеющихся экспериментальных данных отмечено, что подавляющая часть теплового потока из плазмы на стенку поглощается поверхностью в узком радиальном слое шириной несколько миллиметров в зоне контакта сепаратрисы с диверторными пластинами. Выявленная эмпирическая закономерность существования верхнего предела для усредненной тепловой нагрузки на первую стенку токамака ставит проблемные вопросы обеспечения устойчивости стационарного разряда в реакторе-токамаке. Механизмы, ограничивающие предел длительности стационарного разряда в токамаке, еще не исследованы. В литературе представлены обзоры лишь ряда механизмов, в том числе, исследовано влияние пленок, сформированных из материалов эрозии на поверхности первой стенки токамака.
В настоящей работе проанализирована тепловая нагрузка на критическую область контакта материальной поверхности с плазменной сепаратрисой или последней замкнутой магнитной поверхности. Это позволяет выработать дополнительные критерии оценки предельной плазменно-тепловой нагрузки на стенки в стационарном режиме токамака-реактора: основной вклад в данный эффект обеспечивается пределом потока тепла на диверторные пластины в узкой (миллиметрового масштаба) зоне взаимодействия сепаратрисы с материальной поверхностью. Предельный поток тепла на диверторные пластины зависит от условий на поверхности, в том числе от степени ее шероховатости, пористости и эффектов дугообразования. Для стационарного токамака-реактора следует ожидать, что в доминирующей степени процесс взаимодействия плазма–стенка определяют коллективные эффекты, развивающиеся на пространственно-временных масштабах, изменяющихся на 6…12 порядках величины. Многомасштабность процесса взаимодействия плазма–стенка в токамаке предполагает необходимость применения степенных законов для описания эффектов. Исходя из результатов анализа предельных тепловых потоков на стенку предложен степенной закон функциональной взаимозависимости электронной температуры и плотности плазмы вблизи сепаратрисы со степенной зависимостью, которую следует ожидать в Н-режимах стационарного токамака-реактора с предельными параметрами разряда, когда значительно меняются рельеф и свойства поверхности диверторных пластин, влияющих на перенос тепла через приповерхностный плазменный слой, в том числе с эффектами дугообразования.
Следует расширить базу экспериментальных данных для обобщающего анализа взаимозависимости электронной температуры и плотности плазмы вблизи сепаратрисы, что позволит приступить к выработке подходов к управлению взаимодействия плазма–стенка с целью достижения оптимальных условий поддержания стационарного разряда в токамаке-реакторе.
Литература
1. Mirnov S.V. P H/S—tokamak’s Limit as a Result of the Plasma Sheath Breakdown // Plasma Phys. Control. Fusion. 2016. V. 58. P. 022001.
2. Deng G.Z. e. a. Study of Plasma Current Effect on Divertor Power Footprint Widths Through Experiments and Modeling In East L-Mode Plasmas // Phys. Plasmas. 2017. V. 24. No. 4. P. 042508.
3. Oha Y.-K. e. a. Status of the High Performance and Long Pulse Operation in KSTAR and Exploring the Issues in ITER and K-DEMO // Proc. IX IAEA Techn. Meeting on Steady State Operation of Magnetic Fusion Devices. Vienna, 2017.
4. Будаев В.П. Обобщенная масштабная инвариантность и лог-пуассоновская статистика турбулентности краевой плазмы в токамаке Т-10 // Физика плазмы. 2008. T. 34. № 10. C. 867—884.
5. Будаев В.П., Савин С.П., Зеленый Л.М. Наблюдения перемежаемости и обобщённого самоподобия в турбулентных пограничных слоях лабораторной и магнитосферной плазмы: на пути к определению количественных характеристик переноса // УФН. 2011. Т. 181. С. 905—952.
6. Makowski M.A. e. a. Scaling of the Tokamak Near the Scrape-off Layer H-mode Power Width and Implications for ITER // Nuclear Fusion. 2013. V. 53. No. 9. P. 093031.
7. Goldston R.J. Heuristic Drift-based Model of the Power Scrape-off Width in Low-gas-puff H-mode Tokamaks // Nuclear Fusion. 2012. V. 52. No. 1. P. 013009.
8. Loarte A. e a. Progress on the Application of Elm Control Schemes to ITER Scenarios from the Non-active Phase to DT Operation // Nuclear Fusion. 2014. V. 54. No. 3. P. 033007.
9. Будаев В.П. Результаты испытаний вольфрамовых мишеней дивертора при мощных плазменно-тепловых нагрузках, ожидаемых в ИТЭР и токамаках реакторного масштаба (обзор) // Вопросы атомной науки и техники. Серия «Термоядерный синтез». 2015. Т. 38. № 4. С. 5—33.
10. Будаев В.П., Химченко Л.Н. Фрактальная нано- и микроструктура осаждённых пленок в термоядерных установках // Вопросы атомной науки и техники. Серия «Термоядерный синтез». 2008. № 3. С. 34—61.
11. Brezinsek S. Plasma-surface Interaction in the Be/W Environment: Conclusions Drawn from the JET-ILW for ITER // J. Nuclear Materials. 2015. V. 463. Pp. 11—21.
12. Balden M. е. a. Blistering and Re-deposition on Tungsten Exposed to ASDEX Upgrade Divertor Plasma // J. Nuclear Materials. 2013. V. 438. Pp. 220—223.
13. Labombard B. e. a. Divertor Heat Flux Footprints in EDA H-mode Discharges on Alcator C-mod // J. Nuclear Materials. 2011. V. 415. Pp. 349—352.
14. Budaev V.P. e. a. Tungsten Recrystallization and Cracking under ITER-Relevant Heat Loads // J. Nuclear Materials. 2015. V. 463. Pp. 237—240.
15. Будаев В.П., Химченко Л.Н. О фрактальной структуре осажденных пленок в токамаке // ЖЭТФ. 2007. Т. 131. Вып. 4. С. 711—728.
16. Budaev V.P., Khimchenko L.N. Fractal Growth of Deposited Films in Tokamaks // Physica A. 2007. V. 382. No. 2. Pp. 359—377.
17. Budaev V.P. Stochastic Clustering of the Surface at the Interaction of a Plasma with Materials // JETP Letters. 2017. V. 105. No. 5. Pp. 307—313.
18. Budaev V.P. Stochastic Clustering of Material Surface under High-heat Plasma Load // Phys. Letters A. 2017. V. 381. No. 43. Pр. 3706—3713.
19. Мартыненко Ю.В., Будаев В.П., Грашин С.А., Шестаков Е.А. Эрозия вольфрама в токамаке при срыве тока // Краткие сообщения по физике. 2017. Т. 44. № 6. С. 45—52.
20. Likonen J. e. a. Structural Studies of Deposited Layers on Jet MKII-SRP Inner Divertor Tiles // J. Nuclear Materials. 2007. V. 363—365. Pp. 190—195.
21. Мартыненко Ю.В. Движение расплавленного слоя металла и капельная эрозия при воздействии плазменных потоков, характерных для переходных режимов ИТЭР // Вопросы атомной науки и техники. Серия «Термоядерный синтез». 2014. T. 37. № 2. С. 53—59.
22. Barabasi A.L., Stanley H.E. Fractal Concepts in Surface Growth. Cambridge: Cambridge Univ. Press, 1995.
23. Barengolts S., Mesyats G., Tsventoukh M. The Ecton Mechanism of Unipolar Arcing in Magnetic Confinement Fusion Devices // Nucl. Fusion. 2010. V. 50. No. 12. P. 125004.
24. Matějíček J. e. a. ELM-induced arcing on tungsten fuzz in the COMPASS divertor region // J. Nuclear Materials. 2017. V. 492. Pp. 204—212.
25. Budaev V.P. Innovative Potential of Plasma Technology // J. Physics. Conf. Series. 2017. V. 891. No. 1. P. 012301.
26. Khimchenko L. e. a. // Proc. 27th IEEE Symp. Fusion Eng. Shanghai, 2017. P. 153.
27. Takamura S. Initial Stage of Fiber-form Nanostructure Growth on Refractory Metal Surfaces with Helium Plasma Irradiation // Plasma and Fusion Research. 2014. V. 9. P. 1302007.
28. Takamura S. Power Transmission Factor Through the Sheath in Deuterium Plasmas for Virgin as Well as Nanostructured Tungsten // J. Nuclear Materials. 2015. V. 463. Pp. 325—328.
29. Будаев В.П. и др. Плазменная установка НИУ «МЭИ» для испытаний тугоплавких металлов и создания высокопористых материалов нового поколения // Вопросы атомной науки и техники. Cерия «Термоядерный синтез». 2017. Т. 40. Вып. 3. C. 23—36.
30. Stangeby P.C. The Plasma Boundary of Magnetic Fusion Devices. Bristol: Institute of Physics, 2000.
31. Porter G.D. The Role of Radial Particle Flow on Power Balance in DIII-D // Phys. Plasmas. 1998. V. 5. No. 12. Pp. 4311—4320.
32. Porter G.D. e. a. Analysis of Separatrix Plasma Parameters Using Local And Multi-machine Databases // J. Nuclear Materials. 1999. V. 266—269. Pp. 917—921.
33. Budaev V.P. e. a. Power Laws in a Problem of Plasma-surface Interaction // Proc. 33rd EPS Conf. Plasma Phys. Rome, 2006. V. 30I. P. 4.108.
34. Будаев В.П. Применение новых материалов со стохастической нано- и микроструктурой поверхности: управление турбулентными потоками в плазме и аэродинамике // Взаимодействие плазмы с поверхностью: Сб. науч. трудов. XXI конф. М.: НИЯУ «МИФИ», 2018. С. 126—129.
--
Для цитирования: Будаев В.П. Плазменно-тепловая нагрузка в диверторе термоядерного реактора-токамака // Вестник МЭИ. 2019. № 4. С. 22—33. DOI: 10.24160/1993-6982-2019-4-22-33.
#
1. Mirnov S.V. P H/S—tokamak’s Limit as a Result of the Plasma Sheath Breakdown. Plasma Phys. Control. Fusion. 2016;58:022001.
2. Deng G.Z. e. a. Study of Plasma Current Effect on Divertor Power Footprint Widths Through Experiments and Modeling In East L-Mode Plasmas. Phys. Plasmas. 2017;24; 4:042508.
3. Oha Y.-K. e. a. Status of the High Performance and Long Pulse Operation in KSTAR and Exploring the Issues in ITER and K-DEMO. Proc. IX IAEA Techn. Meeting on Steady State Operation of Magnetic Fusion Devices. Vienna, 2017.
4. Budaev V.P. Obobshchennaya Masshtabnaya Invariantnost' I Log-puassonovskaya Statistika Turbulentnosti Kraevoy Plazmy v Tokamake T-10. Fizika Plazmy. 2008; 34;10:867—884. (in Russian).
5. Budaev V.P., Savin S.P., Zelenyy L.M. Nablyudeniya Peremezhaemosti i Obobshchennogo Samopodobiya v Turbulentnyh Pogranichnyh Sloyah Laboratornoy i Magnitosfernoy Plazmy: na Puti k Opredeleniyu Kolichestvennyh Harakteristik Perenosa. UFN. 2011;181:905—952. (in Russian).
6. Makowski M.A. e. a. Scaling of the Tokamak Near the Scrape-off Layer H-mode Power Width and Implications for ITER. Nuclear Fusion. 2013;53;9:093031.
7. Goldston R.J. Heuristic Drift-based Model of the Power Scrape-off Width in Low-gas-puff H-mode Tokamaks. Nuclear Fusion. 2012;52.;1:013009.
8. Loarte A. e a. Progress on the Application of Elm Control Schemes to ITER Scenarios from the Non-active Phase to DT Operation. Nuclear Fusion. 2014;54;3:033007.
9. Budaev V.P. Rezul'taty Ispytaniy Vol'framovyh Misheney Divertora pri Moshchnyh Plazmenno-teplovyh Nagruzkah, Ozhidaemyh v ITER i Tokamakah Reaktornogo Masshtaba (Obzor). Voprosy Atomnoy Nauki i Tekhniki. Seriya «Termoyadernyy Sintez». 2015;38;4:5—33. (in Russian).
10. Budaev V.P., Himchenko L.N. Fraktal'naya Nano- i Mikrostruktura Osazhdennyh Plenok v Termoyadernyh Ustanovkah. Voprosy Atomnoy Nauki i Tekhniki. Seriya «Termoyadernyy Sintez». 2008;3:34—61. (in Russian).
11. Brezinsek S. Plasma-surface Interaction in the Be/W Environment: Conclusions Drawn from the JET-ILW for ITER. J. Nuclear Materials. 2015;463:11—21.
12. Balden M. е. a. Blistering and Re-deposition on Tungsten Exposed to ASDEX Upgrade Divertor Plasma. J. Nuclear Materials. 2013;438:220—223.
13. Labombard B. e. a. Divertor Heat Flux Footprints in EDA H-mode Discharges on Alcator C-mod. J. Nuclear Materials. 2011;415:349—352.
14. Budaev V.P. e. a. Tungsten Recrystallization and Cracking under ITER-Relevant Heat Loads. J. Nuclear Materials. 2015;463:237—240. (in Russian).
15. Budaev V.P., Himchenko L.N. O Fraktal'noy Strukture Osazhdennyh Plenok v Tokamake. ZHETF. 2007;131;4:711—728. (in Russian).
16. Budaev V.P., Khimchenko L.N. Fractal Growth of Deposited Films in Tokamaks. Physica A. 2007;382;2: 359—377.
17. Budaev V.P. Stochastic Clustering of the Surface at the Interaction of a Plasma with Materials. JETP Letters. 2017;105;5:307—313.
18. Budaev V.P. Stochastic Clustering of Material Surface under High-heat Plasma Load. Phys. Letters A. 2017;381;43:3706—3713.
19. Martynenko Yu.V., Budaev V.P., Grashin S.A., Shestakov Е.A. Eroziya Vol'frama v Tokamake pri Sryve Toka. Kratkie Soobshcheniya po Fizike. 2017;44;6: 45—52. (in Russian).
20. Likonen J. e. a. Structural Studies of Deposited Layers on Jet MKII-SRP Inner Divertor Tiles. J. Nuclear Materials. 2007;363—365:190—195.
21. Martynenko Yu.V. Dvizhenie Rasplavlennogo Sloya Metalla i Kapel'naya Eroziya pri Vozdeystvii Plazmennyh Potokov, Harakternyh dlya Perekhodnyh Rezhimov ITER. Voprosy Atomnoy Nauki i Tekhniki. Seriya «Termoyadernyy Sintez». 2014;37;2:53—59. (in Russian).
22. Barabasi A.L., Stanley H.E. Fractal Concepts in Surface Growth. Cambridge: Cambridge Univ. Press, 1995.
23. Barengolts S., Mesyats G., Tsventoukh M. The Ecton Mechanism of Unipolar Arcing in Magnetic Confinement Fusion Devices. Nucl. Fusion. 2010;50;12: 125004.
24. Matějíček J. e. a. ELM-induced arcing on tungsten fuzz in the COMPASS divertor region. J. Nuclear Materials. 2017;492:204—212.
25. Budaev V.P. Innovative Potential of Plasma Technology. J. Physics. Conf. Series. 2017; 891;1: 012301.
26. Khimchenko L. e. a.. Proc. 27th IEEE Symp. Fusion Eng. Shanghai, 2017:153.
27. Takamura S. Initial Stage of Fiber-form Nanostructure Growth on Refractory Metal Surfaces with Helium Plasma Irradiation. Plasma and Fusion Research. 2014;9:1302007.
28. Takamura S. Power Transmission Factor Through the Sheath in Deuterium Plasmas for Virgin as Well as Nanostructured Tungsten. J. Nuclear Materials. 2015;463 325—328.
29. Budaev V.P. i dr. Plazmennaya Ustanovka NIU «MEI» dlya Ispytaniy Tugoplavkih Metallov i Sozdaniya Vysokoporistyh Materialov Novogo Pokoleniya. Voprosy Atomnoy Nauki i Tekhniki. Ceriya «Termoyadernyy Sintez». 2017;40;3:23—36. (in Russian).
30. Stangeby P.C. The Plasma Boundary of Magnetic Fusion Devices. Bristol: Institute of Physics, 2000.
31. Porter G.D. The Role of Radial Particle Flow on Power Balance in DIII-D. Phys. Plasmas. 1998;5;12: 4311—4320.
32. Porter G.D. e. a. Analysis of Separatrix Plasma Parameters Using Local And Multi-machine Databases. J. Nuclear Materials. 1999;266—269:917—921.
33. Budaev V.P. e. a. Power Laws in a Problem of Plasma-surface Interaction. Proc. 33rd EPS Conf. Plasma Phys. Rome, 2006;30I:4.108.
34. Budaev V.P. Primenenie Novyh Materialov so Stohasticheskoy Nano- i Mikrostrukturoy Poverhnosti: Upravlenie Turbulentnymi Potokami v Plazme i Aerodinamike. Vzaimodeystvie Plazmy s Poverhnost'yu: Sb. Nauch. Trudov. XXI Konf. M.: NIYAU «MIFI», 2018: 126—129. (in Russian).
--
For citation: Budaev V.P. The Plasma Heat Load in the Diverter of a Tokamak Nuclear Fusion Reactor. Bulletin of MPEI. 2019;4: 22—33. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2019-4-22-33.
2. Deng G.Z. e. a. Study of Plasma Current Effect on Divertor Power Footprint Widths Through Experiments and Modeling In East L-Mode Plasmas // Phys. Plasmas. 2017. V. 24. No. 4. P. 042508.
3. Oha Y.-K. e. a. Status of the High Performance and Long Pulse Operation in KSTAR and Exploring the Issues in ITER and K-DEMO // Proc. IX IAEA Techn. Meeting on Steady State Operation of Magnetic Fusion Devices. Vienna, 2017.
4. Будаев В.П. Обобщенная масштабная инвариантность и лог-пуассоновская статистика турбулентности краевой плазмы в токамаке Т-10 // Физика плазмы. 2008. T. 34. № 10. C. 867—884.
5. Будаев В.П., Савин С.П., Зеленый Л.М. Наблюдения перемежаемости и обобщённого самоподобия в турбулентных пограничных слоях лабораторной и магнитосферной плазмы: на пути к определению количественных характеристик переноса // УФН. 2011. Т. 181. С. 905—952.
6. Makowski M.A. e. a. Scaling of the Tokamak Near the Scrape-off Layer H-mode Power Width and Implications for ITER // Nuclear Fusion. 2013. V. 53. No. 9. P. 093031.
7. Goldston R.J. Heuristic Drift-based Model of the Power Scrape-off Width in Low-gas-puff H-mode Tokamaks // Nuclear Fusion. 2012. V. 52. No. 1. P. 013009.
8. Loarte A. e a. Progress on the Application of Elm Control Schemes to ITER Scenarios from the Non-active Phase to DT Operation // Nuclear Fusion. 2014. V. 54. No. 3. P. 033007.
9. Будаев В.П. Результаты испытаний вольфрамовых мишеней дивертора при мощных плазменно-тепловых нагрузках, ожидаемых в ИТЭР и токамаках реакторного масштаба (обзор) // Вопросы атомной науки и техники. Серия «Термоядерный синтез». 2015. Т. 38. № 4. С. 5—33.
10. Будаев В.П., Химченко Л.Н. Фрактальная нано- и микроструктура осаждённых пленок в термоядерных установках // Вопросы атомной науки и техники. Серия «Термоядерный синтез». 2008. № 3. С. 34—61.
11. Brezinsek S. Plasma-surface Interaction in the Be/W Environment: Conclusions Drawn from the JET-ILW for ITER // J. Nuclear Materials. 2015. V. 463. Pp. 11—21.
12. Balden M. е. a. Blistering and Re-deposition on Tungsten Exposed to ASDEX Upgrade Divertor Plasma // J. Nuclear Materials. 2013. V. 438. Pp. 220—223.
13. Labombard B. e. a. Divertor Heat Flux Footprints in EDA H-mode Discharges on Alcator C-mod // J. Nuclear Materials. 2011. V. 415. Pp. 349—352.
14. Budaev V.P. e. a. Tungsten Recrystallization and Cracking under ITER-Relevant Heat Loads // J. Nuclear Materials. 2015. V. 463. Pp. 237—240.
15. Будаев В.П., Химченко Л.Н. О фрактальной структуре осажденных пленок в токамаке // ЖЭТФ. 2007. Т. 131. Вып. 4. С. 711—728.
16. Budaev V.P., Khimchenko L.N. Fractal Growth of Deposited Films in Tokamaks // Physica A. 2007. V. 382. No. 2. Pp. 359—377.
17. Budaev V.P. Stochastic Clustering of the Surface at the Interaction of a Plasma with Materials // JETP Letters. 2017. V. 105. No. 5. Pp. 307—313.
18. Budaev V.P. Stochastic Clustering of Material Surface under High-heat Plasma Load // Phys. Letters A. 2017. V. 381. No. 43. Pр. 3706—3713.
19. Мартыненко Ю.В., Будаев В.П., Грашин С.А., Шестаков Е.А. Эрозия вольфрама в токамаке при срыве тока // Краткие сообщения по физике. 2017. Т. 44. № 6. С. 45—52.
20. Likonen J. e. a. Structural Studies of Deposited Layers on Jet MKII-SRP Inner Divertor Tiles // J. Nuclear Materials. 2007. V. 363—365. Pp. 190—195.
21. Мартыненко Ю.В. Движение расплавленного слоя металла и капельная эрозия при воздействии плазменных потоков, характерных для переходных режимов ИТЭР // Вопросы атомной науки и техники. Серия «Термоядерный синтез». 2014. T. 37. № 2. С. 53—59.
22. Barabasi A.L., Stanley H.E. Fractal Concepts in Surface Growth. Cambridge: Cambridge Univ. Press, 1995.
23. Barengolts S., Mesyats G., Tsventoukh M. The Ecton Mechanism of Unipolar Arcing in Magnetic Confinement Fusion Devices // Nucl. Fusion. 2010. V. 50. No. 12. P. 125004.
24. Matějíček J. e. a. ELM-induced arcing on tungsten fuzz in the COMPASS divertor region // J. Nuclear Materials. 2017. V. 492. Pp. 204—212.
25. Budaev V.P. Innovative Potential of Plasma Technology // J. Physics. Conf. Series. 2017. V. 891. No. 1. P. 012301.
26. Khimchenko L. e. a. // Proc. 27th IEEE Symp. Fusion Eng. Shanghai, 2017. P. 153.
27. Takamura S. Initial Stage of Fiber-form Nanostructure Growth on Refractory Metal Surfaces with Helium Plasma Irradiation // Plasma and Fusion Research. 2014. V. 9. P. 1302007.
28. Takamura S. Power Transmission Factor Through the Sheath in Deuterium Plasmas for Virgin as Well as Nanostructured Tungsten // J. Nuclear Materials. 2015. V. 463. Pp. 325—328.
29. Будаев В.П. и др. Плазменная установка НИУ «МЭИ» для испытаний тугоплавких металлов и создания высокопористых материалов нового поколения // Вопросы атомной науки и техники. Cерия «Термоядерный синтез». 2017. Т. 40. Вып. 3. C. 23—36.
30. Stangeby P.C. The Plasma Boundary of Magnetic Fusion Devices. Bristol: Institute of Physics, 2000.
31. Porter G.D. The Role of Radial Particle Flow on Power Balance in DIII-D // Phys. Plasmas. 1998. V. 5. No. 12. Pp. 4311—4320.
32. Porter G.D. e. a. Analysis of Separatrix Plasma Parameters Using Local And Multi-machine Databases // J. Nuclear Materials. 1999. V. 266—269. Pp. 917—921.
33. Budaev V.P. e. a. Power Laws in a Problem of Plasma-surface Interaction // Proc. 33rd EPS Conf. Plasma Phys. Rome, 2006. V. 30I. P. 4.108.
34. Будаев В.П. Применение новых материалов со стохастической нано- и микроструктурой поверхности: управление турбулентными потоками в плазме и аэродинамике // Взаимодействие плазмы с поверхностью: Сб. науч. трудов. XXI конф. М.: НИЯУ «МИФИ», 2018. С. 126—129.
--
Для цитирования: Будаев В.П. Плазменно-тепловая нагрузка в диверторе термоядерного реактора-токамака // Вестник МЭИ. 2019. № 4. С. 22—33. DOI: 10.24160/1993-6982-2019-4-22-33.
#
1. Mirnov S.V. P H/S—tokamak’s Limit as a Result of the Plasma Sheath Breakdown. Plasma Phys. Control. Fusion. 2016;58:022001.
2. Deng G.Z. e. a. Study of Plasma Current Effect on Divertor Power Footprint Widths Through Experiments and Modeling In East L-Mode Plasmas. Phys. Plasmas. 2017;24; 4:042508.
3. Oha Y.-K. e. a. Status of the High Performance and Long Pulse Operation in KSTAR and Exploring the Issues in ITER and K-DEMO. Proc. IX IAEA Techn. Meeting on Steady State Operation of Magnetic Fusion Devices. Vienna, 2017.
4. Budaev V.P. Obobshchennaya Masshtabnaya Invariantnost' I Log-puassonovskaya Statistika Turbulentnosti Kraevoy Plazmy v Tokamake T-10. Fizika Plazmy. 2008; 34;10:867—884. (in Russian).
5. Budaev V.P., Savin S.P., Zelenyy L.M. Nablyudeniya Peremezhaemosti i Obobshchennogo Samopodobiya v Turbulentnyh Pogranichnyh Sloyah Laboratornoy i Magnitosfernoy Plazmy: na Puti k Opredeleniyu Kolichestvennyh Harakteristik Perenosa. UFN. 2011;181:905—952. (in Russian).
6. Makowski M.A. e. a. Scaling of the Tokamak Near the Scrape-off Layer H-mode Power Width and Implications for ITER. Nuclear Fusion. 2013;53;9:093031.
7. Goldston R.J. Heuristic Drift-based Model of the Power Scrape-off Width in Low-gas-puff H-mode Tokamaks. Nuclear Fusion. 2012;52.;1:013009.
8. Loarte A. e a. Progress on the Application of Elm Control Schemes to ITER Scenarios from the Non-active Phase to DT Operation. Nuclear Fusion. 2014;54;3:033007.
9. Budaev V.P. Rezul'taty Ispytaniy Vol'framovyh Misheney Divertora pri Moshchnyh Plazmenno-teplovyh Nagruzkah, Ozhidaemyh v ITER i Tokamakah Reaktornogo Masshtaba (Obzor). Voprosy Atomnoy Nauki i Tekhniki. Seriya «Termoyadernyy Sintez». 2015;38;4:5—33. (in Russian).
10. Budaev V.P., Himchenko L.N. Fraktal'naya Nano- i Mikrostruktura Osazhdennyh Plenok v Termoyadernyh Ustanovkah. Voprosy Atomnoy Nauki i Tekhniki. Seriya «Termoyadernyy Sintez». 2008;3:34—61. (in Russian).
11. Brezinsek S. Plasma-surface Interaction in the Be/W Environment: Conclusions Drawn from the JET-ILW for ITER. J. Nuclear Materials. 2015;463:11—21.
12. Balden M. е. a. Blistering and Re-deposition on Tungsten Exposed to ASDEX Upgrade Divertor Plasma. J. Nuclear Materials. 2013;438:220—223.
13. Labombard B. e. a. Divertor Heat Flux Footprints in EDA H-mode Discharges on Alcator C-mod. J. Nuclear Materials. 2011;415:349—352.
14. Budaev V.P. e. a. Tungsten Recrystallization and Cracking under ITER-Relevant Heat Loads. J. Nuclear Materials. 2015;463:237—240. (in Russian).
15. Budaev V.P., Himchenko L.N. O Fraktal'noy Strukture Osazhdennyh Plenok v Tokamake. ZHETF. 2007;131;4:711—728. (in Russian).
16. Budaev V.P., Khimchenko L.N. Fractal Growth of Deposited Films in Tokamaks. Physica A. 2007;382;2: 359—377.
17. Budaev V.P. Stochastic Clustering of the Surface at the Interaction of a Plasma with Materials. JETP Letters. 2017;105;5:307—313.
18. Budaev V.P. Stochastic Clustering of Material Surface under High-heat Plasma Load. Phys. Letters A. 2017;381;43:3706—3713.
19. Martynenko Yu.V., Budaev V.P., Grashin S.A., Shestakov Е.A. Eroziya Vol'frama v Tokamake pri Sryve Toka. Kratkie Soobshcheniya po Fizike. 2017;44;6: 45—52. (in Russian).
20. Likonen J. e. a. Structural Studies of Deposited Layers on Jet MKII-SRP Inner Divertor Tiles. J. Nuclear Materials. 2007;363—365:190—195.
21. Martynenko Yu.V. Dvizhenie Rasplavlennogo Sloya Metalla i Kapel'naya Eroziya pri Vozdeystvii Plazmennyh Potokov, Harakternyh dlya Perekhodnyh Rezhimov ITER. Voprosy Atomnoy Nauki i Tekhniki. Seriya «Termoyadernyy Sintez». 2014;37;2:53—59. (in Russian).
22. Barabasi A.L., Stanley H.E. Fractal Concepts in Surface Growth. Cambridge: Cambridge Univ. Press, 1995.
23. Barengolts S., Mesyats G., Tsventoukh M. The Ecton Mechanism of Unipolar Arcing in Magnetic Confinement Fusion Devices. Nucl. Fusion. 2010;50;12: 125004.
24. Matějíček J. e. a. ELM-induced arcing on tungsten fuzz in the COMPASS divertor region. J. Nuclear Materials. 2017;492:204—212.
25. Budaev V.P. Innovative Potential of Plasma Technology. J. Physics. Conf. Series. 2017; 891;1: 012301.
26. Khimchenko L. e. a.. Proc. 27th IEEE Symp. Fusion Eng. Shanghai, 2017:153.
27. Takamura S. Initial Stage of Fiber-form Nanostructure Growth on Refractory Metal Surfaces with Helium Plasma Irradiation. Plasma and Fusion Research. 2014;9:1302007.
28. Takamura S. Power Transmission Factor Through the Sheath in Deuterium Plasmas for Virgin as Well as Nanostructured Tungsten. J. Nuclear Materials. 2015;463 325—328.
29. Budaev V.P. i dr. Plazmennaya Ustanovka NIU «MEI» dlya Ispytaniy Tugoplavkih Metallov i Sozdaniya Vysokoporistyh Materialov Novogo Pokoleniya. Voprosy Atomnoy Nauki i Tekhniki. Ceriya «Termoyadernyy Sintez». 2017;40;3:23—36. (in Russian).
30. Stangeby P.C. The Plasma Boundary of Magnetic Fusion Devices. Bristol: Institute of Physics, 2000.
31. Porter G.D. The Role of Radial Particle Flow on Power Balance in DIII-D. Phys. Plasmas. 1998;5;12: 4311—4320.
32. Porter G.D. e. a. Analysis of Separatrix Plasma Parameters Using Local And Multi-machine Databases. J. Nuclear Materials. 1999;266—269:917—921.
33. Budaev V.P. e. a. Power Laws in a Problem of Plasma-surface Interaction. Proc. 33rd EPS Conf. Plasma Phys. Rome, 2006;30I:4.108.
34. Budaev V.P. Primenenie Novyh Materialov so Stohasticheskoy Nano- i Mikrostrukturoy Poverhnosti: Upravlenie Turbulentnymi Potokami v Plazme i Aerodinamike. Vzaimodeystvie Plazmy s Poverhnost'yu: Sb. Nauch. Trudov. XXI Konf. M.: NIYAU «MIFI», 2018: 126—129. (in Russian).
--
For citation: Budaev V.P. The Plasma Heat Load in the Diverter of a Tokamak Nuclear Fusion Reactor. Bulletin of MPEI. 2019;4: 22—33. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2019-4-22-33.
Опубликован
2018-09-14
Выпуск
Раздел
Ядерные энергетические установки, включая проектирование, эксплуатацию и вывод из эксплуатации (05.14.03)
