The relative importance of surface phenomena in CTR first-wall designs

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Plasma-wall interactions are modeled using physical sputtering theory. Sputtering yields are calculated for incoming D-T ions that have a monoenergetic or Maxwellian distribution in energy. The yield curves assuming the Maxwellian energy distribution are flatter than the monoenergetic curves. The consequences of sputtering considered here are surface composition and microtopography changes of the first-wall surface. For the iron-carbon system, the surface becomes enriched with carbon when deuterons are incident on the target. The number of cycles for crack initiation at the first-wall surface is linearly proportional to differences in sputtering yield of two adjacent areas. These effects are of first order and appear to be dominant in limiting the life of the first wall. Les interactions plasma-paroi sont traitées par un modèle basé sur la théorie de la pulvérisation physique. Les rendements de pulvérisation sont calculés en prenant en compte les ions D-T qui possèdent une distribution monoénergétique ou une distribution d'énergie de type Maxwell. Les courbes de rendement basées sur la distribution d'énergie de type Maxwell sont plus plates que les courbes monoénergétiques. Les conséquences de la pulvérisation considérées ici sont les changements de la composition superficielle et de microtopographie de la surface de la première paroi. Pour le système fer-carbone, la surface s'enrichit en carbone quand des deutérons tombent sur la cible. Le nombre de cycles provoquant l'initiation de fissures à la surface de la première paroi est linéairement proportionnel aux différences dans le rendement de pulvérisation des deux surfaces adjacentes. Ces effets sont de premier ordre et apparaissent comme prédominants pour limiter la vie de la première paroi. Plasma-Wand-Wechselwirkungen werden mit einer physikalischen Zerstäubungstheorie modellmässig beschrieben. Die Zerstäubungsausbeuten werden für auftreffende D-T-Ionen, die monoenergetisch sind oder eine Maxwellsche Energieverteilung haben, berechnet. Die Ausbeutekurven sind unter der Annahme einer Maxwellschen Verteilung flacher als bei einer monoenergetischen. Die Folgen der hier betrachteten Zerstäubung ist die Änderung der Zusammensetzung und der Mikrotopographie der Oberfläche der innersten Wand. Im System Fe-C wird die Oberfläche an C angereichert, wenn Deuteronen auf das Target auftreffen. Die Anzahl der Zyklen für die Risseinleitung an der Oberfläche der innersten Wand ist linear proportional zur Differenz der Zerstäubungsausbeute von zwei benachbarten Bereichen. Diese Effekte sind von erster Ordnung und scheinen für die Lebensdauer der innersten Wand bestimmend zu sein.