Influence of 3D geometry and surface roughness on plasma-wall interaction processes on tungsten surfaces

Plasma-Wand-Wechselwirkungen in Fusionsreaktoren bestimmen die Erosion und Deposition von Plasma- und Wandteilchen auf und zwischen Wandkacheln. Diese Wechselwirkungen werden u.a. durch die Oberflächenrauigkeit und Kachelgeometrie stark beeinflusst. In C-W-Ionenstrahl-Oberflächen-Experimenten wurde der Effekt der Rauigkeit auf Teilchenreflektion und Selbstzerstäubung nachgewiesen und quantifiziert. Die Rauigkeit ändert signifikant die Winkelverteilung reflektierter Teilchen. Eine Erweiterung von SDTrimSP verbessert die Annäherung an die experimentellen Resultate. In Experimenten an rauen W-Kacheln mit zwei Geometrien in TEXTOR und DIII-D wurden C- und D-Ablagerungen an den oberen Spaltenkanten nachgewiesen. Eine Optimierung der Geometrie beeinflusst das elektrische Potential positiv und führte zu einer Halbierung der C-Ablagerung in den Spalten. Die Modellierung der C-Ablagerung mit dem MC-Code 3D-GAPS unter Berücksichtigung der Rauigkeit ergab eine gute Annäherung an die Experimente