Slechts enkele materialen zijn geschikt om de hoge temperaturen en deeltjesbestraling aan de eerste wand van toekomstige fusieapparaten, zoals DEMO, te weerstaan. Ondanks de voordelige eigenschappen, zoals een laag sputterrendement, die Wolfraam (W) geschikt maken als materiaal aangrenzend aan het plasma, kan de nadelige eigenschap van snelle oxidatie het diskwalificeren. Zelfpassiverende chroom(Cr)-houdende slimme legeringen wolfraam-chroom-yttrium (WCrY) zijn ontwikkeld om W-oxidatie te onderdrukken wanneer een ongevalsscenario zou plaatsvinden. Tijdens plasma operatie zouden smart alloys zich moeten gedragen als pure W, door het preferentieel sputteren van de lichtere legeringselementen.
Binnen het kader van dit proefschrift werd een verscheidenheid aan plasma-blootstellingen uitgevoerd in de lineaire plasma-apparaten PSI-2 in FZ Jülich (Duitsland) en Magnum-PSI aan de TU Eindhoven (Nederland). Experimenten werden uitgevoerd met verschillende plasmasamenstellingen (zuiver deuterium (D), gemengd deuterium-argon-helium (D-Ar-He) plasma), ionen energieën (120 eV en 220 eV), ionenfluxen (1*10^21 ionen/(m^2 s)-1*10^23 ionen/(m^2 s)) en fluenties (2*10^25 ionen/(m^2)-2*10^27 ionen/(m^2)). Daarnaast werden ionenbundel experimenten gebruikt om de temperatuurafhankelijkheid van de oppervlaktesamenstelling van WCrY slimme legeringen en diffusief transport van Cr en Y te onderzoeken. Verder werd de Monte Carlo BCA code SDTrimSP gebruikt om diffusief transport te simuleren tijdens ionenbestraling.
| |