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REMISE EN SUSPENSION DE PARTICULES DEPUIS DES SURFACES RUGUEUSES DANS DES PLASMAS STABLES DE TOKAMAKS

A. AUTRICQUE (1), S. PEILLON (2), F. GENSDARMES (2), M. SOW (2), N. FEDORCZAK (1), O. PLUCHERY (3), C. GRISOLIA (1,4)

1. CEA, IRFM, Saint-Paul-lez-Durance, France
2. Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire (IRSN), Gif-sur-Yvette, France
3. Sorbonne Universités, UPMC-CNRS, Institut des Nanosciences de Paris, Paris, France
4. National Research Nuclear University “MEPhI", Moscow, Russian Federation

[2019]

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Résumé

Dans cette étude, la possibilité pour des particules de tungstène (W) d'être remobilisés depuis des surfaces face au plasma de tokamaks est examinée. Les distributions de forces d'adhésion entre des sphères de W de taille 1-10 µm et un substrat de W rugueux sont mesurées par microscope à force atomique. Nos résultats montrent que le modèle de Rabinovich reproduit de manière satisfaisante les mesures dans des intervalles de rugosité représentatifs des surfaces de tokamaks. Les forces extérieures (électrique et de friction des ions) sont estimées à l'aide d'un simple modèle de gaine électrostatique. Les résultats montrent que les poussières micrométriques peuvent être remises en suspension par des champs électriques atteignables dans les machines de fusion. Une estimation de la vitesse de ces particules en sortie de gaine révèle des vitesses de l'ordre de 0.1-1 m/s, dépendant des conditions plasma.


Mots clés

Poussières, Tokamaks, fusion, remise en suspension

Abstract

The ability of tungsten (W) dust to be remobilized from rough tokamak plasma-facing surfaces is investigated in this study. Atomic Force Microscopy is used to evaluate the adhesion force distribution between W spheroids of 1-10µm radius and a rough W substrate. Our results confirm that the Rabinovich model describes quite accurately the mean adhesion force in tokamak-relevant surface roughness regimes. The external (electric and ion drag) forces are estimated as well using a simplified sheath model. The results reveal that micron-size dust can be resuspended by attainable electric fields in tokamak conditions. A simplified estimation of the dust velocity at the sheath edge is also presented, with magnitudes ranging from 0.1 to 1 m/s depending on the plasma conditions and the dust size.


Keywords

Dust, tokamaks, fusion, remobilization

DOI

10.25576/ASFERA-CFA2019-16720

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