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The Emission rates of CH, CD and C$$_{2}$$ spectral bands and a re-evaluation of the chemical sputtering yield of the JT-60U carbon divertor plates

CH, CD and C$$_{2}$$スペクトルバンドの発光率とJT-60U炭素材ダイバータ板の化学スパッタリング率の再評価

仲野 友英; 東島 智; 久保 博孝; 朝倉 伸幸; 福本 正勝

Nakano, Tomohide; Higashijima, Satoru; Kubo, Hirotaka; Asakura, Nobuyuki; Fukumoto, Masakatsu

JT-60Uのダイバータプラズマに$$mbox{CH}_4$$を入射し、その入射量に対するCHスペクルバンドの発光強度の比で定義する発光率を測定した。同様に、$$mbox{CD}_4$$, $$mbox{C}_2mbox{H}_4$$及び$$mbox{C}_2mbox{H}_6$$を入射し、それぞれに対するCH, CD及び$$mbox{C}_2$$の発光率を測定した。興味深いことに、$$mbox{CH}_4$$及び$$mbox{CD}_4$$を入射した場合に、$$mbox{C}_2$$発光強度の上昇が観測された。これは、入射したメタンに由来する粒子が、ダイバータ板と化学反応して炭素を2個含む炭化水素が発生したことを示す。ここで整備した発光率データを用いて、過去に測定した化学スパッタリング率を再評価すると、8%から6%に減少し、イオンフラックス及び入射エネルギーに対する依存性は弱くなった。

We have determined the CH photon emission rate defined as the number of photons over dissociation and/or ionization event of $$mbox{CH}_4$$, from the ratio of the measured emission intensity of CH spectral band to the $$mbox{CH}_4$$ injection rate into the divertor plasma of JT-60U. Similar photon emission rates of CD for $$mbox{CD}_4$$, CH and $$mbox{C}_2$$ for $$mbox{C}_2mbox{H}_4$$ and $$mbox{C}_2mbox{H}_6$$ have also been determined. Interestingly, during the $$mbox{CH}_4$$ and the $$mbox{CD}_4$$ injection, the $$mbox{C}_2$$ spectral band intensity increases, suggesting that injected $$mbox{CH}_4$$ reacts with the carbon divertor plates to form heavier hydrocarbons. From the determined emission rates, previously published chemical sputtering yields, have been reevaluated. The reevaluated total chemical sputtering yield becomes lower ($$sim6%$$) compared to the original ($$sim8%$$) and the dependence on the incident ion flux and energy becomes weaker.

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分野:Physics, Fluids & Plasmas

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