Experimental studies of the interaction of ion- and plasma-streams with carbon-based targets placed near a cathode of plasma-focus facility

The paper presents measuring techniques and results of experiments performed within the PF-1000 PlasmaFocus facility in order to investigate the interaction of high-energy deuteron beams (of ED >100 keV) and deuterium plasma streams (of vstr ≥ 10⁷ cm/s) with carbon-based materials, designed for the first wall of a future thermonuclear reactor of the ICF or MCF type. Particular attention was paid to the verification of diagnostic techniques, which might be used for time- and space-resolved studies of the interaction of ion- and plasmastreams with the targets placed near the cathode outlet inside the experimental device.У роботі описані вимірювальна техніка і результати експериментів, проведених на плазмовому фокусі PF-1000, спрямованих на вивчення взаємодії высокоенергетичних пучків дейтронів (ED >100 кэВ) і потоків водневої плазми (vstr ≥ 10⁷ см/с) з матеріалами на основі вуглецю, розробленими для використання в ролі першої стінки майбутнього термоядерного реактора на основі інерціального або магнітного утримання. Особлива увага була приділена перевірці працездатності діагностичного устаткування, використовуваного для дослідження з тимчасовим і просторовим дозволом взаємодії іонних і плазмових потоків з мішенями, розташованими поблизу торця катода експериментальної установки.В работе описаны измерительная техника и результаты экспериментов, проведенных на плазменном фокусе PF- 1000, направленных на изучение взаимодействия высокоэнергетичных пучков дейтронов (ED >100 кэВ) и потоков водородной плазмы (vstr ≥ 10⁷ cм/с) с материалами на основе углерода, разработанными для использования в качестве первой стенки будущего термоядерного реактора, на основе инерциального или магнитного удержания. Особое внимание было уделено проверке работоспособности диагностического оборудования, используемого для исследования с временным и пространственным разрешением взаимодействия ионных и плазменных потоков с мишенями, расположенными вблизи торца катода экспериментальной установки

Research on interactions of intense deuterium plasma streams with SiC targets in plasma-focus experiments

The paper presents results of experimental research on emission of the visible radiation (VR) from intense deuterium plasma streams propagating freely within a vacuum chamber or interacting with silicon-carbide (SiC) targets. The investigated pulsed plasma streams were generated by high-current discharges realized within two facilities of the Plasma-Focus (PF) type, i.e. within the PF-1000U facility operated at the IFPiLM and the PF-360U device operated at the NCBJ. Detailed measurements have been carried out using optical emission spectroscopy (OES) technique. Parameters of plasma were estimated from the Dα line only. Structural changes of the irradiated SiC targets were analyzed by means of a scanning electron microscope (SEM) and energy dispersive X-ray spectrometer (EDS).Представлены результаты экспериментальных исследований по эмиссии видимого излучения из интенсивных дейтериевых плазменных потоков свободно распространяющихся в вакуумной камере или взаимодействующих с SiC-мишенями. Исследуемые импульсные плазменные потоки генерировались высокоточными разрядами на двух установках типа плазменный фокус (ПФ). А именно, установка PF-1000U, работающая в IFPiLM, и PF-360U, работающая в NCBJ. Детальные измерения были проведены с использованием оптической эмиссионной спектроскопии (ОЭС). Параметры плазмы были оценены из Dα-линии. Структурные изменения облучаемых SiC-образцов были проанализированы с помощью сканирующего электронного микроскопа (СЭM) и энергии рентгеновского спектрометра (ЭРС).Представлено результати експериментальних досліджень з емісії видимого випромінювання з інтенсивних дейтерієвих плазмових потоків, що вільно розповсюджуються у вакуумній камері чи взаємодіють з SiC-мішенями. Імпульсні плазмові потоки, що досліджувались, генерувались високоточними розрядами на двох установках типу плазмовий фокус (ПФ). А саме, установка PF-1000U, що функціонує в IFPiLM, та PF-360U – у NCBJ. Детальні вимірювання були проведені за допомогою оптичної емісіонної спектроскопії (OEС). Параметри плазми були оцінені з Dα-лінії. Структурні зміни опромінених SiC-мішеней проаналізовані за допомогою скануючого електронного мікроскопа (СEM) та енергії рентгенівського спектрометра (EРС)