Экспериментальное моделирование взаимодействия плазмы изотопов водорода с материалами стенки термоядерного реактора тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.14, кандидат технических наук Елистратов, Николай Геннадьевич

• Елистратов, Николай Геннадьевич
• кандидат технических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат технических наук Елистратов, Николай Геннадьевич

ВВЕДЕНИЕ.

1. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ВОДОРОДНОЙ ПЛАЗМЫ ТЕРМОЯДЕРНОГО РЕАКТОРА СО СТЕНКОЙ И ЕГО

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ.

1.1. Основные воздействия на элементы конструкции, обращенные к плазме, в реакторе ИТЭР.

1.2. Теплофизические процессы взаимодействия плазмы со стенкой и их влияние на работоспособность термоядерного реактора.

1.3. Кандидатные материалы компонентов, обращенных к плазме.

1.4. Устройства для моделирования взаимодействия водородной плазмы с материалами стенки термоядерного реактора.

1.5. Накопление изотопов водорода в бериллии и вольфраме.

1.6. Постановка задачи.

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ СТЕНДЫ ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПЛАЗМЫ ИЗОТОПОВ ВОДОРОДА С МАТЕРИАЛАМИ СТЕНКИ ТЕРМОЯДЕРНОГО РЕАКТОРА.

2.1. Требования к параметрам стендов.

2.2. Экспериментальный стенд "МАУГЛИ".

2.3. Экспериментальный стенд "МАГРАС" для исследования взаимодействия плазмы с бериллием.

2.4. Магнетронные распылительные системы для моделирующих стендов.

2.5. Измерение и регистрация рабочих параметров.

3. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РАЗРЯДОВ В МОДЕЛИРУЮЩИХ МАГНЕТРОННЫХ РАСПЫЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ.

3.1. Вольт-амперные характеристики.

3.2. Потоки ионов в моделирующих магнетронах.

3.3. Энергетические спектры ионов, бомбардирующих катод-мишень магнетрона.

4. ДИНАМИКА РАСПЫЛЕННЫХ АТОМОВ В СРЕДЕ ИЗОТОПОВ ВОДОРОДА

И ОБОСНОВАНИЕ УСЛОВИЙ ЭКСПЕРИМЕНТОВ.

4.1. Режимы распространения распыленных атомов в газовой среде и их моделирование.

4.2. Численное моделирование торможения распыленных частиц методом Монте-Карло.

4.3. Пробеги распыленных частиц в модели непрерывного торможения вдоль прямолинейных траекторий.

4.4. Расчет функции виртуального источника для планарного магнетрона.

4.5. Диффузия термализованных атомов и выбор диапазона рабочих давлений.

4.6. Расчет потоков нетермализованных распыленных частиц.

5. РЕЗУЛЬТАТЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ВОДОРОДНОЙ ПЛАЗМЫ С БЕРИЛЛИЕВЫМИ И ВОЛЬФРАМОВЫМИ КОМПОНЕНТАМИ.

5.1. Моделирование взаимодействия плазмы водорода с бериллиевыми мишенями.

5.2. Исследование взаимодействия дейтериевой плазмы с бериллиевыми компонентами.

5.3. Экспериментальное моделирование взаимодействия плазмы дейтерия с вольфрамовыми и составными бериллий - вольфрамовыми мишенями.

5.4. Соосаждение и анализ вольфрам-углеродных пленок.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Экспериментальное моделирование взаимодействия плазмы изотопов водорода с материалами стенки термоядерного реактора»

Процессы, происходящие при взаимодействии плазмы термоядерного реактора (ТЯР) с обращенными к ней элементами конструкции, стали рассматриваться как одни из ключевых уже в самом начале работ по управляемому термоядерному синтезу (УТС). Это было связано, в первую очередь, с малым временем удержания энергии в водородной плазме из-за неконтролируемого содержания примесей, поступавших со стенок. Первый значительный успех в УТС, достигнутый на токамаке Т-3 (Г, ~ 1 кэВ, п~ 3 1019 м'3) в СССР, был обязан как прогрессу в удержании плазмы, так и специальным мероприятиям по подготовке поверхностей компонентов, обращенных к плазме (КОП). Дальнейшее приближение к термоядерным параметрам потребовало уменьшения эффективного заряда ядер в плазме (Z3фф), поэтому для установок следующих поколений были разработаны устройства очистки плазмы от примесей, а для изготовления КОП стали применяться материалы, состоящие из элементов с низким Z. В крупных современных исследовательских токамаках, как JET (ЕС), TFTR (США), JT-60 (Япония), обращенные к плазме элементы изготовлены из углеродных материалов - специальных графитов и углерод-углеродных композиционных материалов (УУКМ). Все это, наряду с развитием средств дополнительного нагрева плазмы, позволило вплотную приблизиться к созданию демонстрационного термоядерного реактора с положительным энергетическим балансом.

Несмотря на достоинства КОП из углеродных материалов, например, стойкость к высоким тепловым нагрузкам, они обладают рядом существенных недостатков. Основными являются химическая эрозия при взаимодействии с водородной плазмой, быстрая деградация теплопроводности при облучении нейтронами, высокое накопление изотопов водорода в зоне прямого взаимодействия с плазмой и в пленках, осаждающихся в теневых участках. Влияние этих факторов на работоспособность реактора столь велико, что для изготовления первой стенки стали рассматриваться альтернативные материалы с малым Z - литий, бериллий, бор, а для элементов КОП, подверженных экстремально высоким тепловым нагрузкам, - вольфрам. В проекте международного экспериментального термоядерного реактора ИТЭР {ITER) в качестве кандидатного материала первой стенки рассматривается бериллий, а для элементов горловины дивертора и частей диверторных мишеней - вольфрам [1,2]. Использование углеродных материалов планируется только для наиболее теплонапряженных частей диверторных мишеней.

При взаимодействии плазмы с КОП на стационарных режимах работы и при срывах происходит ряд физических и химических процессов, среди которых: распыление ионной бомбардировкой, испарение материала, накопление и реэмиссия изотопов водорода, изменение химического и фазового состава приповерхностных слоев, рост осажденных пленок, изменение микрорельефа поверхности и др. [3]. Все это оказывает влияние на условия в пристеночной плазме на номинальных режимах работы, например, на параметры рециклинга вещества и температуру и на тесно связанные с ними параметры термоядерной плазмы [4]. От содержания и формы связи радиоактивного трития в приповерхностных слоях КОП и в продуктах, осаждения зависят радиационная безопасность реактора и особенности мероприятий по детритизации стенок. Кроме того, на безопасность эксплуатации ТЯР может сильно повлиять характер продуктов эрозии (пленка с высокой адгезией или легко мобилизуемая пыль) и их способность вступать в химические реакции с водой и воздухом при аварийной разгерметизации камеры реактора.

При эксплуатации реактора в результате взаимодействия плазмы с элементами КОП появится необходимость проведения регламентных мероприятий, связанных с их заменой, подготовкой внутренних поверхностей камеры к работе, а также с извлечением и утилизацией накопленного трития. В связи с этим скорости эрозии КОП и накопления трития в объеме ТЯР во многом определят график его работы.

Значительное влияние процессов, происходящих при взаимодействии плазмы с КОП, на работоспособность и эксплуатационные характеристики ТЯР определяет актуальность их исследования. В отличие от углеродных материалов, для которых в ходе их длительного использования в УТС накоплен большой объем экспериментального материала, данные, существующие для бериллия и вольфрама, ограничены и отличаются сильным разбросом. В первую очередь, это касается накопления изотопов водорода на распыляемых участках бериллиевых элементов, в осажденном бериллии, в оксиде бериллия, в смешанных вольфрам-углеродных пленках. Мало изучено влияние примесей других материалов, присутствующих в реакторе (для бериллия - это примеси углерода и вольфрама), на характеристики эрозии и на накопление изотопов водорода.

Сложность и многофакторность взаимодействия плазмы ТЯР с бериллиевыми и вольфрамовыми КОП, а также дороговизна испытаний на полномасштабных установках, определяют необходимость его экспериментального моделирования. При этом в силу специфики факторов взаимодействия (стационарные и импульсные потолки частиц и тепла, потоки нейтронов и др.) и огромного диапазона их величин (от десятых долей до сотен МВт/м ) моделирующие устройства, как правило, являются специализированными, предназначенными для исследования ограниченного круга процессов.

Целью настоящей работы является экспериментальное моделирование взаимодействия стационарной водородной плазмы с бериллием и вольфрамом в условиях, близких к ожидаемым на первой стенке и вблизи горловины дивертора реактора ИТЭР на номинальном режиме работы. Основными задачами моделирования являются:

- экспериментальное изучение микроструктуры поверхности, элементного состава поверхностных слоев мишеней и характера продуктов эрозии при воздействии потоков ионов из водородной плазмы с высокими дозами;

- исследование накопления изотопов водорода в поверхностных слоях бериллиевых и вольфрамовых образцов при длительном взаимодействии с плазмой изотопов водорода;

- получение осажденных пленок, содержащих распыленный бериллий и вольфрам, в условиях, близких к ожидаемым на первой стенке и вблизи горловины дивертора и исследование их свойств.

Для реализации поставленной цели в качестве моделирующего устройства используется магнетронная распылительная система (магнетрон, МРС) [5,6].

В соответствии с поставленной целью в ходе выполнения работы решались следующие задачи:

- создание экспериментальных стендов, в том числе для исследования бериллиевых компонентов; обоснование и выбор конструкций моделирующих МРС;

- исследование энергетических характеристик магнетронного разряда в среде изотопов водорода; определение энергетического спектра ионов, поступающих на катод-мишень магнетрона;

- математическое моделирование распространения распыленных атомов в среде изотопов водорода, его термализации, диффузии и осаждения (переосаждения) на поверхностях подложек и мишени; нахождение требуемого диапазона давлений газа для организации эффективного переосаждения атомов бериллия;

- изучение микроструктуры поверхности бериллиевых и вольфрамовых мишеней, а также характера продуктов эрозии бериллия при взаимодействии с плазмой изотопов водорода; определение коэффициента распыления бериллия.

- реализация режима эффективного переосаждения распыленных атомов, исследование свойств и состава переосажденных пленок и поверхностных слоев бериллиевых и вольфрамовых мишеней в зонах интенсивного ионного воздействия, определение содержания изотопов водорода;

- получение смешанных вольфрам-углеродных пленок, исследование их состава и содержания соосажденного дейтерия.

Научная новизна работы:

- разработаны методики моделирования взаимодействия водородной плазмы с материалами КОП ТЯР в магнетронных распылительных системах, в том числе в режиме эффективного переосаждения распыленных атомов на мишень; исследованы потоки ионов и распыленных атомов, реализуемые в моделирующих устройствах;

- впервые исследованы энергетические спектры ионов изотопов водорода, поступающих на катод-мишень магнетрона, в широком диапазоне давлений и индукций магнитного поля;

- разработана математическая модель динамики распыленных атомов в среде изотопов водорода, позволяющая рассчитывать концентрации и потоки осаждающихся частиц;

- определено содержание изотопов водорода в поверхностных слоях бериллиевых и вольфрамовых элементах мишеней в результате интенсивной бомбардировки ионами дейтерия (водорода) с энергией (150.300) эВ при высоких флюенсах; исследована микроструктура поверхностей мишеней и характер продуктов эрозии бериллия;

- определено содержание изотопов водорода в пленках, полученных при осаждении (переосаждении) бериллия и вольфрама, для температур, близких к ожидаемым на первой стенке ИТЭР.

Практическая значимость работы состоит в том, что:

- полученные результаты исследования взаимодействия плазмы изотопов водорода с бериллием и вольфрамом могут быть использованы при проектировании элементов конструкции термоядерного реактора, анализа их ресурса и влияния на параметры плазмы, а также для прогнозирования накопления изотопов водорода в объеме реактора. Результаты проведенных исследований изложены в национальных отчетах, представленных в Центральную команду ИТЭР (Гархинг, Германия);

- разработанные методики моделирования могут быть использованы для исследований взаимодействия водородной плазмы с другими материалами;

- предложенная математическая модель динамики распыленных атомов может быть использована при оценке потоков осаждающихся частиц в технологии тонких пленок.

На защиту выносятся:

- методики и режимы моделирования взаимодействия водородной плазмы с материалами КОП термоядерного реактора с использованием магнетронной распылительной системы;

- результаты экспериментальных исследований энергетических характеристик разряда в моделирующих МРС в среде изотопов водорода;

- математическая модель динамики распыленных атомов в среде изотопов водорода;

- результаты исследований микроструктуры бериллиевых и вольфрамовых элементов мишеней и содержания в них изотопов водорода после воздействия ионами дейтерия (протия) с высокими флюенсами;

- результаты исследований содержания изотопов водорода в пленках, полученных при осаждении (переосаждении) распыленных бериллия и вольфрама в условиях взаимодействия с водородной плазмой.

Апробация работы. Результаты работы представлялись на совещаниях национальной команды ИТЭР по проблемам безопасности термоядерных реакторов; на семинарах в Институте высоких температур РАН и в МИРЭА; на ежегодных межотраслевых семинарах "Взаимодействие ионов с поверхностью", проводимых в МИФИ; на XI, XIII - XVI Международных конференциях "Взаимодействие ионов с поверхностью" в Звенигороде; на 2-ом - 6-ом Международных симпозиумах по бериллиевой технологии для УТС. Результаты опубликованы в 32 печатных работах, из которых 21 в материалах Всероссийских и Международных конференций и симпозиумов, 11 статей в журналах и сборниках.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, содержит 6 таблиц и 65 рисунков. Список литературы содержит 129 наименований.

Заключение диссертации по теме «Теплофизика и теоретическая теплотехника», Елистратов, Николай Геннадьевич

Основные результаты, представленные в диссертации, опубликованы в следующих печатных изданиях:

1. Studies of tritium desorption from beryllium and characterization of erosion products under plasma-beryllium interaction / D.V. Andreev, A.Yu. Biryukov, N.G. Elistratov et al. // Fusion Engineering and Design. - 1998. - Vol. 39 - 40. - P. 465 - 475.

2. MAGRAS - facility for modeling of plasma facing beryllium sputtering and re-deposition / A.M. Zimin, N.G. Elistratov, B.N. Kolbasov et al. // Plasma Devices and Operations. - 1999. - Vol. 8. - P. 15 - 38.

3. Елистратов Н.Г., Зимин A.M. Математическое моделирование процесса переосаждения распыленных атомов // Вопросы атомной науки и техники. Сер. Термоядерный синтез. - 1999. - Вып. 1. - С. 8 - 16.

4. Накопление водорода в перепыленных слоях бериллия / М.И. Гусева, В.М. Гуреев, Н.Г. Елистратов и др. // Вопросы атомной науки и техники. Сер. Термоядерный синтез. - 1999. - Вып. 1. - С. 60 - 63.

5. Studies of re-deposited layers produced at interaction of H and D ions with beryllium / L.S. Danelyan, N.G. Elistratov, V.M. Gureev et al. // Beryllium Technology for Fusion: Proc. of the 4-th IEA Int. Workshop. - Karlsruhe, 1999. - P. 308 - 315.

6. Исследование взаимодействия низкоэнергетичных ионов дейтерия с бериллием в условиях перепыления / Н.Н. Васильев, М.И. Гусева, Н.Г. Елистратов и др. // Вопросы атомной науки и техники. Сер. Термоядерный синтез. - 1999. - Вып. 2. -С. 41 -47.

7. Elistratov N.G., Zimin A.M. Magnetron discharge with azimutally nonuniform W-Be cathode // IEEE Trans, on plasma science. - 2002. - Vol. 30, No 1. - P. 397 - 400.

8. Захват дейтерия в смешанных W-C пленках, осажденных при магнетронном распылении вольфрама / Н.Г. Елистратов, А.В. Маркин, А.Е. Городецкий и др. // Вопросы атомной науки и техники. Сер. Термоядерный синтез. - 2002. — Вып. 3-4. -С. 64-68.

9. Зимин A.M., Гусева М.И., Елистратов Н.Г. Моделирование взаимодействия ионов изотопов водорода с бериллиевыми элементами конструкции // Вестник МГТУ.

Сер. Машиностроение. -2003. - №1. - С. 3 - 21.

10. Исследование распыленных и перепыленных слоев Be и W при одновременном облучении ионами дейтерия / Ю.А. Аксенов, Н.Н. Васильев, Н.Г. Елистратов и др. // Поверхность. - 2003. - № 5. - С. 59 - 63.

11. Elistratov N.G., Zimin A.M. Energy spectrum of ions entering onto cathode of low-pressure discharge in crossed E-H fields // Physics of low temperature plasma: Abstracts 3d Intern. Conf. - Kiev, 2003. - No. 7.5.11.

12. Елистратов Н.Г. Численное моделирование термализации распыленных атомов в легких газах // Взаимодействие ионов с поверхностью: Материалы XVI международной конференции. - Звенигород, 2003. - Т. 2, - С. 354 - 357.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Разработаны специализированные магнетронные распылительные системы и методики экспериментального моделирования взаимодействия плазмы изотопов водорода с материалами стенки термоядерного реактора в условиях, близких к ожидаемым в Международном экспериментальном термоядерном реакторе ИТЭР на номинальном режиме. Определены энергетические характеристики магнетронного разряда в среде изотопов водорода, впервые измерен спектр энергий ионов, бомбардирующих катод-мишень, при различных давлениях газа и индукциях магнитного поля. Показано, что МРС эффективна для проведения ускоренных испытаний и изучения свойств продуктов осаждения.

2. Разработана модель термализации и диффузии распыленных атомов мишени в среде изотопов водорода, позволяющая рассчитать потоки осаждающихся частиц в моделирующих системах. Найдены условия реализации режима эффективного переосаждения атомов бериллия на катод.

3. Проведено экспериментальное моделирование взаимодействия плазмы с бериллием и вольфрамом. Определено содержание изотопов водорода в поверхностных слоях зон распыления мишеней, выявлены закономерности его зависимости от температуры и состава. Проведен анализ элементного и фазового состава поверхностных слоев, изучена микроструктура поверхностей мишеней. Измерен коэффициент распыления бериллия при бомбардировке потоком низкоэнергетичных ионов водорода.

4. Получены и исследованы слои, образующиеся при переосаждении атомов бериллия. Показано, что осажденные пленки имеют аморфную структуру и повышенное содержание кислорода, найдено отношение атомов соосажденного дейтерия (водорода) и бериллия при температурах, близких к ожидаемой на первой стенке реактора. Изучен элементный и фазовый состав вольфрам-углеродных пленок, показано, что содержание соосажденного дейтерия существенно зависит от температуры.

5. Полученные результаты вошли в итоговые отчеты российской национальной дирекции проекта ИТЭР и нашли отражение в материалах технического проекта реактора.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Елистратов, Николай Геннадьевич, 2004 год

1. ITER Physics Basis / Ed. F.W. Perkins, D.E. Post, N.A. Uckan et al. // Nuclear Fusion. 1999. - Vol. 39, No. 12. - P. 2080-2637.

2. Summary of the ITER final design report. Garching, 2001. - 80 p. (Report of ITER Joint Central Team, G AO FDR 4 01-07-21 R0.4).

3. Особенности процессов переноса в пристеночной плазме токамака / Ю.Л. Ихтиганов, С.И. Крашенинников, А.С. Кукушкин, П.Н. Юшманов // Физика плазмы (Итоги науки и техники). 1990. - Т. 11, ч. 1. - С. 5 -149.

4. Данилин Б.С., Сырчин В.К. Магнетронные распылительные системы. — Ivl.: Радио и связь, 1982. 72 с.

5. Марахтанов М.К. Магнетронные системы ионного распыления. М.: Изд. МГТУ, 1990.-76 с.

6. Technical basis for the ITER-FEAT outline design. Garching, 2001. - 374 p. (Report of ITER Joint Central Team, G AO RI2 00-01-18 R1.0).

7. Есипчук Ю.В., Юшманов П.Н. Эмпирические закономерности удержания энергии в токамаке // Физика плазмы (Итоги науки и техники). 1990. - Т. 10, ч. 2. — С. 3 - 99.

8. Кадомцев Б.Б. Основы физики плазмы токамака // Физика плазмы (Итоги науки и техники).-1990.-Т. 10, ч. 1.-С. 118-131.

9. Филатов О.Г. Завершение технического проекта ИТЭР // Вопросы атомной науки и техники. Сер. Термоядерный синтез. 2002. - Вып. 1-2. - С. 3-11.

10. Interaction of charge exchange neutrals with the main chamber walls of plasma machines / H. Verbeek, J. Stober, D.P. Coster et al. // Nuclear Fusion. 1998. - Vol. 38. — P. 1789-1803.

11. Zagorsky R. A review of progress towards radiative divertor. Frascati, 1996. — 33 p. (Reporto Dipartamento Energia Centro Ricerche Frascati).

12. Assessment of erosion and surface tritium inventory issues for the ITER divertor / J. N. Brooks, R. Causey, G Federici, D.N. Ruzic // J. Nucl. Mater. 1997. -Vol. 241 - 243. -P. 294-298.

13. Tritium inventory in the ITER PFC's: Predictions, uncertainties, R&D status and priority needs / G. Federici, R. Anderl, J.N. Brooks, et al. // Fusion Eng. Design. 1998. -Vol. 39-40. - P. 445 - 464.

14. Key ITER plasma edge and plasma-material interaction issues / G. Federici, P. Anderl, P. Barabash et al. // J. Nucl. Mater. 2003. - Vol. 313 - 316. - P. 11 - 22.

15. Assessment of erosion and tritium codeposition in ITER-FEAT / G. Federici, J.N. Brooks, D.P. Coster et al. // J. Nucl. Mater. 2001. - Vol. 290 - 293. - P. 260 - 265.

16. Sputtering Data / W. Eckstein, C. Garsia-Rosales, J. Roth, W. Ottenberger. -Garching, 1993. 117 p. (Report / Max Plank Institute for Plasmaphysik, IPP 9/82).

17. Garsia-Rosales C. First-wall erosion in fusion devices // J. Nucl. Mat. 1994. -Vol. 212-215.-P. 97- 100.

18. Roth J. Erosion and impurity production of С and Be: A comparision // J. Nucl. Mater. 1987. - V. 145 - 147. - P 87 - 95.

19. Roth J., Vietzke E., Haasz A.A. Erosion of graphite due to particle impact // Atomic and Plasma-Material Interaction Data for Fusion. Nuclear Fusion Supplement. -1991.-Part l.-P. 63-78.

20. Гусева М.И., Мартыненко Ю.В. Взаимодействие частиц плазмы с поверхностью // Физика плазмы (Итоги науки и техники). 1990. - Т. 11, ч. 1. - С. 150 -190.

21. Гусева М.И., Мартыненко Ю.В. Особенности взаимодействия ионов с борсодержащими графитами // Пучки заряженных частиц и твердое тело (Итоги науки и техники). -1991.-Т. 5.-С. 118- 131.

22. Hassanein A., Konkashbaev I. Perfomance and lifetime assessment of reactor wall and nearby components during plasma instabilities // J. Nucl. Mater. 1998. - Vol. 258-263, part 1. - P. 645 - 652.

23. Philipps V., Roth J., Loarte A. Key issues in plasma-wall interactions for ITER: European approach // Plasma Physics and Controlled Fusion. 2003. - Vol. 45. - P. 17-30.

24. Stangeby P.C., McCracken G.M. Plasma boundary phenomena in tokamaks //Nucl. Fusion. 1990.-Vol. 30.-P. 1225- 1379.

25. Beryllium and carbon films in JET following D-T operation / M. Rubel, J.P. Coad, N. Bekris et al. // J. Nucl. Mater. 2003. - Vol. 313 - 316. - P. 321 - 326.

26. Филатов B.B. Численное моделирование эрозии и осаждения пленок в щелях первой стенки и диверторной мишени в проекте ИТЭР // Вопросы атомной науки и техники. Сер. Термоядерный синтез. 2003. - Вып. 1. - С. 28 - 35.

27. Yasuda Н. Plasma polimerisation. London: Academic Press, 1985. - 243 p.

28. Физические величины. Справочник / Ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. -М.: Энергоатомиздат, 1991,- 1232 с.

29. Material/plasma surface interaction issues following neutron damage / V. Barabash, G. Federici, J. Linke, C.H. Wu // J. Nucl. Mater. 2003. - Vol. 213-216. - P. 42-51.

30. Tritium retention of plasma facing components in tokamaks / T. Tanabe, N. Bekris, P. Coad et al. // J. Nucl. Mater. 2003. - Vol. 313-316. - P. 478 - 490.

31. Beryllium a better tokamak plasma-facing material? / K.L. Wilson, R.A. Causey, W.L. Hsu et al. // J. Vac. Sci. Technol. A. - 1990. - Vol. 8, No. 3. - P. 1750-1759.

32. Вергильев Ю.С., Куроленкин Е.И. Углеродные конструкционные материалы для термоядерных реакторов и их радиационная стойкость // Вопросы атомной науки и техники. Сер. Термоядерный синтез. 1992. - Вып. 2. - С. 42 - 52.

33. Winter J. A comparition of tokamak operation with metallic getters (Ti, Cr, Be) and boronization // J. Nucl. Mater. 1990. - Vol. 176 - 177. -P. 14-31.

34. Папиров И.И. Структура и свойства сплавов бериллия. Справочник. М.: Энергоатомиздат, 1981. - 368 с.

35. DiMES divertor erosion experiments on DIII-D / D. G. Whyte, J. N. Brooks,

36. C. P. C. Wong et al. // J. Nucl. Mater. 1997. - 241 - 243. - P. 660 - 665.

37. Helium Removal from Tokamks / Reiter, D., Kever, H., Wolf, G.H., et al. // Plasma Phys. and Contr. Fus. 1991. - Vol. 33, No. 13. - P. 1579 - 1600.

38. Морозов А.И., Шубин А.П. Плазменные ускорители // Физика плазмы (Итоги науки и техники). 1990. - Т. 5 - С. 178 - 260.

39. Plasma/surface interaction in ITER tokamak disruption simulation / H. Wuerz, N. Arkhipov, V. Bakhtin et al. // Fusion Technology. Vol 32. - 1997. - P. 45-74.

40. Experimental research for plasma-material interactions and edge-plasma physics / Ed. by Y. Hirooka. San Diego, 1995. - 86 p. (PISCES program progress report for 19941995 / University of California. UCSD - ER-011).

41. Status and future of the tritium plasma experiment / R.A. Causey, D. Buchenauer,

42. D. Tailor et al. // Fusion Technology.- 1995. Vol. 28. - P. 1144 - 1148.

43. Comparision of chemical sputtering у elds for different graphites at high ion flux densities / H. Grote, W. Bohmeyer, H.-D. Riner et. al. // Fusion Engineering and Design. -1998.-V. 39-40.-P. 67-78.

44. Кукушкин A.C., Хрипунов Б.И. О моделировании дивертора с сильным рециклингом на установке "Лента" М., 1994. - 19 с. (Препринт РНЦ "Курчатовский институт" ИАЭ-5704/7).

45. Gas-induced swelling of beryllium implanted with deuterium ions / V.N. Chernikov, V. Kh. Alimov, A. V. Markin et al. // J. Nucl. Mater. 1996 - Vol. 233 -237.-P. 860-864.

46. Codeposition of deuterium ions with beryllium oxide at elevated temperatures / A.V. Markin, V.P. Dubkov, A.E. Gorodetsky et al. // J. Nucl Mater. 2000. - Vol. 283 -287.-P. 1094-1099.

47. Mayer M. Codeposition of deuterium with BeO at elelvated temperatures // J. Nucl. Mater. 1997. - Vol. 240, issue 2. - P. 164-167.

48. Alimov V. Kh., Chernikov V. N., Zakharov A.P. Depth distribution of deuterium atoms and molecules in beryllium implanted with D ions // J. Nucl. Mater. 1997. - Vol. 241 -243.-P. 1047-1051.

49. Investigation of the beryllium ion-surface interaction / M.I. Guseva, A. Yu. Birukov, V.M. Gureev, et al. И J. Nucl. Mater. 1996. - Vol. 233 - 237. - P. 681 - 687.

50. Haasz A.A., Davis J.W. Deuterium retention in beryllium, molybdenium and tungsten at high fluences // J. Nucl Mater. 1997. - Vol. 241 - 243. - P. 1076 - 1081.

51. Hydrogen isotope retention in beryllium for tokamak plasma- facing applications / R.A. Anderl, R.A. Causey, J.W. Davis et al. // J. Nucl. Mater. 1999. - Vol. 273. - P. 1 -26.

52. Causey R.A., Longhurst G.R. Harbin W. Tritium retention in S-65 beryllium after 100 eV plasma exposure // J. Nucl. Mater. 1997. - Vol. 241 - 243. - P. 1041 - 1046.

53. Исследование бериллия после взаимодействия с дейтериевой плазмой / М.И. Гусева, В.М. Гуреев, JI.C. Данелян и др. // Вопросы атомной науки и техники. Сер. Термоядерный синтез. 1997. - Вып. 1-2. - С. 77-83.

54. Выделение дейтерия при окислении бериллия, предварительно облученного ионами дейтерия / В.Х. Алимов, Р.Х. Залавутдинов, А.Е. Городецкий, А.П. Захаров // Вопросы атомной науки и техники. Сер. Термоядерный синтез. 1997. — Вып. 1-2. -С. 63-72.

55. Alimov V.Kh., Chernikov V.N. Depth distribution of deuterium atoms and molecules in beryllium oxide implanted with deuterium ions // J. Nucl. Mater. — 1999. -Vol. 273.-P. 277-284.

56. Billone M.C., Dalle Donne M., Macaulay-Newcombe R.G. Status of beryllium development for fusion applications // Fusion Eng. Design. 1995 - Vol 27. - P. 179-190.

57. Deuterium accumulation in beryllium in contact with atomic deuterium at 740 К / Sharapov V.M., Gavrilov L.E., Kulikauskas V.S., Markin A.V. // J. Nucl. Mater. 1996. -Vol. 233-237.-P. 870-873.

58. Химические связи и структура пленок, осажденных при совместном распылении бериллия и графита ионами неона / А.В. Маркин, А.Е. Городецкий,

59. В.П. Дубков и др. // Вопросы атомной науки и техники. Сер. Термоядерный синтез. -2001. Вып. 3.-С. 50-55.

60. A unique beryllium carbide thin film: synthesis, chemical and thermal characterizations / Y. Xie, R.B. Stephens, N.C. Morosoff, WJ. James // Nucl. Fusion. -2000. Vol. 38, No. 3. - P. 384 - 390.

61. Causey R.A., Walsh D.S. Codeposition of deuterium with beryllium // J. Nucl. Mater. 1998. - Vol. 254. - P. 84 - 86.

62. Химические связи и структура ВеО пленок, полученных методом ионного распыления / А.В. Маркин, А.Е. Городецкий, В.П. Дубков и др. // Вопросы атомной науки и техники. Сер. Термоядерный синтез. 2001. - Вып. 2. - С. 57 - 61.

63. Алимов В.Х. Накопление дейтерия в вольфраме, карбидах вольфрама и смешанных вольфрам-углеродных пленках // Вопросы атомной науки и техники. Сер. Термоядерный синтез. 2001. - Вып. 2. - С. 44 - 50.

64. Alimov V. Kh., Ertl К., Roth J. Deuterium retention and lattice damage in tungsten irradiated with D ions // J. Nucl. Mater. 2001. - Vol. 290 - 293. -P. 389 - 393.

65. Tritium retention in tungsten exposed to intense fluxes of 100 eV tritons / R. Causey, K. Wilson, T. Venhaus, W.R. Wampler // J. Nucl Mater. 1999. - Vol. 266 -269.-P. 467-471.

66. Deuterium retention in single crystal tungsten / A.A. Haasz, M. Poon, R.G. Macaulay-Newcombe, J.W. Davis. // J. Nucl Mater. 2001. - Vol. 290 - 293. - 85 - 88.

67. Fusion safety studies in Russia from 1996 to 2000 / B.N. Kolbasov,

68. A.Yu. Biryukov, D. A. Davydov et al. // Fus. Eng. Design. 2001 - Vol. 54. - P. 451 - 464.

69. Морфологические особенности продуктов эрозии графита и вольфрама при одновременном воздействии мощных импульсных потоков плазмы / М.И. Гусева,

70. B.М. Гуреев, А.Г. Домантовский и др. // Вопросы атомной науки и техники. Сер. Термоядерный синтез. 2001. - Вып. 1. - С. 12 - 19.

71. Взаимодействие дейтериевой плазмы с поверхностью углеродных материалов в условиях работы газового дивертора / М.И. Гусева, В.М. Гуреев,

72. JI.C. Данелян и др. // Вопросы атомной науки и техники. Сер. Термоядерный синтез. -2002. Вып. 3 -4.-С. 46-53.

73. Синтезирование глобулярных пленок в ацетиленовой плазме / М.И. Гусева,

74. B.М. Гуреев, Л.С. Данелян и др. // Вопросы атомной науки и техники. Сер. Термоядерный синтез. 2001. - Вып. 3. - С. 41 - 50.

75. Эрозия вольфрама в экспериментах по имитации работы дивертора реактора ИТЭР / М.И. Гусева, В.М. Гуреев, Л.С. Данелян и др. // Вопросы атомной науки и техники. Сер. Термоядерный синтез. 2002. - Вып. 3-4. - С. 20 - 30.

76. MAGRAS facility for modeling of plasma facing beryllium sputtering and re-deposition / Zimin A.M., Elistratov N.G., Kolbasov B.N., et al. // Plasma Devices and Operations. - 1999. - Vol. 8. - P. 15 - 38.

77. Д. Вудраф, Т. Делчар. Современные методы исследования поверхности. — М.: Мир, 1989.-564 с.

78. Духопельников Д.В. Исследование магнитных полей в магнетронных системах ионного распыления // Состояние и перспективы дальнейшего развития плазменных процессов.: Тезисы докладов научн.-технич. совещания. М., 1992.1. C.13 16.

79. Габович М.Д. Физика и техника плазменных источников ионов. М.: Атомиздат, 1972. - 304 с.

80. Определение энергии ионов в плазме разряда с замкнутым дрейфом электронов в режиме интенсивного распыления катода / С.Д. Гришин, В.И. Мамонов, М.К. Марахтанов, Ю.А. Хохлов // Физика и химия обработки материалов. 1986. -№2.-С. 131-132.

81. Данилин Б.С., Неволин В.К., Сырчин В.К. Исследование разряда в магнетронных системах ионного распыления. // Электронная техника. Сер. Микроэлектроника. 1977. - Вып. 3 (69). - С. 37 - 44.

82. Кулыгин В.М., Панасенков А.А. Баланс частиц и энергии в разряде ионного источника. М., 1980. - 24 с. (Препринт Института атомной энергии им. И.В. Курчатова, 3322/7).

83. Юшманов Е.Е. Измерения "плавающим" зондом // ЖТФ. 1973. - Т.43, №5.-С. 1086- 1089.

84. Грановский B.JI. Электрический ток в газе. Установившийся ток. М.: Наука, 1971.-544 с.

85. Добрецов JI. Н., Гомоюнова М.В. Эмиссионная электроника. М.: Наука, 1966.-564 с.

86. Райзер Ю.П. Физика газового разряда. М.: Наука, 1987. - 592 с.

87. Фоменко B.C. Эмиссионные свойства материалов. Киев: Наук, думка, 1981.-339 с.

88. Сырчин В.К. Основы проектирования процессов и устройств для производства СБИС с использованием плазмы магнетронного разряда: Дис. . докт. техн. наук. М.: МИЭТ, 1997. - 456 с.

89. Хохлов Ю.А. Плазменные ускорители с азимутальным дрейфом электронов для получения тонких оптических пленок: Дис. . канд. техн. наук. — М.: МВТУ им. Н.Э. Баумана, 1987. 254 с.

90. Козлов О.В. Электрический зонд в плазме. М.: Атомиздат, 1969. - 290 с.

91. Курнаев В.А. Взаимодействие плазмы с поверхностью. М.: Изд. МИФИ, 2003, 112 с.

92. Форрестер А.Т. Интенсивные ионные пучки. М.: Мир, 1991. - 358 с.

93. Четыркин Е.М., Калихман И.Л. Вероятность и статистика. М.: Финансы и статистика, 1982. - 319 с.

94. Экштайн В. Компьютерное моделирование взаимодействия частиц с поверхностью твердого тел. М.: Мир, 1995. - 321 с.

95. Жиглинский А.Г., Кучинский В.В. Массоперенос при взаимодействии плазмы с поверхностью. М.: Энергоатомиздат, 1991. - 206 с.

96. Исследование релаксации в плазме энергии распыленных атомов / А.Г. Жиглинский, A.M. Измайлов, В.В. Кучинский, Е.Г. Шейкин // Известия ВУЗов. 1982.-№ 10.-С. 3-8.

97. Готт Ю.В., Явлинский Ю.Н. Взаимодействие медленных частиц с веществом и диагностика плазмы. М.: Атомиздат, 1973. - 128с.

98. Карслоу Г., Егер Д. Теплопроводность твердых тел. М.: Наука, 1964.488 с.

99. Самарский А.А., Гулин А.В. Численные методы. М.: Наука, 1989. - 432 с.

100. Плетнев В.В., Тельковский В.Г. Коэффициенты распыления поверхности твердых тел легкими ионами // Атомная энергия. 1990. - Т.69, вып. 2. — С. 104 - 107.

101. Плетнев В. В., Семенов Д. С., Тельковский В. Г. Линейные ограниченные каскады в теории распыления аморфных веществ // Поверхность. 1983. - № 5 -С. 4-15.

102. Valles-Abarca J. A., Gras-Marti A. Evolution towards thermalization, and diffusion, of sputtered particle fluxes: Spatial profiles // J. Appl. Phys. 1984. - Vol. 55, No. 5.-P. 1370- 1378.

103. Берд Г. Молекулярная газовая динамика. М.: Мир, 1981. - 320 с.

104. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Механика. М.: Наука, 1973 г. - 208 с. (Теоретическая физика. Т.1).

105. Numerical Recipies / W.H. Press, В.P. Flannery, S.A. Teukolsky, W.T. Vetterling. London, Cambridge University Press, 1986. - 795 p.

106. Шиллинг Г. Статистическая физика в примерах. М.: Мир, 1976. — 431 с.

107. Жиглинский А.Г, Кучинский В.В., Шейкин Е.Г. Перенос распыленных атомов в газоразрядной плазме // ЖТФ. 1986. - Т. 56, № 9. - С. 1718 - 1723.

108. Зигмунд П. Распыление твердых тел ионной бомбардировкой, общие теоретические представления // Распыление твердых тел ионной бомбардировкой. / Под ред. Р.Бериша. М.: Мир, 1984. - Т.1. - С. 23 - 28.

109. Плетнев В.В. Угловое распределение атомов, распыленных с поверхности аморфной мишени // Физика твердого тела. 1978. - Т. 20, № 11. - С. 3379 - 3384.

110. Елистратов Н. Г., Зимин А. М. Математическое моделирование процесса переосаждения распыленных атомов // Вопросы атомной науки и техники. Сер. Термоядерный синтез. 1999. - Вып. 1 - С. 8 - 16.

111. Знаменский А.Г., Марченко В.А. Магнетронное напыление при повышенных давлениях: процессы в газовой среде // ЖТФ. 1998. - Т. 68, № 7. -С. 24 - 33.

112. Тихонов А. Н., Самарский А.А. Уравнения математической физики. М.: Наука, 1966. - 724 с.

113. Будак Б.М., Фомин С.В. Кратные интегралы и ряды. М.: Наука, 1965.608 с.

114. Фелдман Л., Майер Д. Основы анализа поверхности и тонких пленок. М.: Мир, 1989.-334 с.

115. Studies of tritium desorption from beryllium and characterization of erosion products under plasma-beryllium interaction / D.V. Andreev, A.Yu. Biryukov, N.G. Elistratov et al. // Fusion Engineering and Design. 1998. - Vol. 39 - 40. - P. 465 - 475.

116. Бурдель K.K., Чеченин Н.Г. Спектроскопия обратного рассеяния при исследовании поверхности твердых тел // Пучки заряженных частиц и твердое тело (Итоги науки и техники). 1990. - Т. 1. - С. 35 - 93.

117. ИЗ. Гусева М.И. Мартыненко Ю.В. Радиационный блистеринг // УФН. 1981. -Т. 135, вып. 4.-С. 671 -690.

118. Шерцер Б. Развитие рельефа на поверхности вследствие имплантации ионов газов // Распыление твердых тел ионной бомбардировкой / Под ред. Р. Бериша. М.: Мир. - 1986. - Т. 2. - С. 360 - 469.

119. Накопление водорода в перепыленных слоях бериллия / М.И. Гусева, В.М. Гуреев, Н.Г. Елистратов и др. // Вопросы атомной науки и техники. Сер. Термоядерный синтез. 1999. - Вып. 1. - С. 60 - 63.

120. Беграмбеков JI.Б. Эрозия и трансформация поверхности при ионной бомбардировке // Пучки заряженных частиц и твердое тело (Итоги науки и техники). 1993. - Т.7. - С. 4 - 53.

121. Картер. Дж., Навиншек Б., Витгон Дж. Развитие рельефа на поверхности при бомбардировке тяжелыми ионами // Распыление твердых тел ионной бомбардировкой / Под ред. Р. Бериша. М.: Мир. - 1986. - Т. 2. - С. 310 - 359.

122. Курнаев В.А., Машкова Е.С., Молчанов В.А. Отражение легких ионов от поверхности твердого тела. М.: Энергоатомиздат, 1985. - 192 с.

123. Исследование взаимодействия низкоэнергетичных ионов дейтерия с бериллием в условиях перепыления / Н.Н. Васильев, М.И. Гусева, Н.Г. Елистратов и др. // Вопросы атомной науки и техники. Сер. Термоядерный синтез. 1999. — Вып. 2. -С. 41 -47.

124. Studies of re-deposited layers produced at interaction of H and D ions with beryllium / L.S. Danelyan, N.G. Elistratov, V.M. Gureev et al. // Beryllium Technology for Fusion.: Proc. of the 4-th IEA Int. Workshop. Karlsruhe, 1999. - P. 308-315.

125. Зимин A.M., Гусева М.И., Елистратов Н.Г. Моделирование взаимодействия ионов изотопов водорода с бериллиевыми элементами конструкции // Вестник МГТУ. Сер. Машиностроение. 2003. - № 1. - С. 3 - 21.

126. Плешивцев Н.В. Катодное распыление. М.: Атомиздат, 1968. - 347 с.

127. Ziegler J.F., Biersack J.P. The stopping and range of ions in solids. New York: Pergamon Press, 1985. - 217 p.

128. Elistratov N.G., Zimin A.M. Magnetron discharge with azimutally nonuniform W Be cathode // IEEE Trans, on plasma science. - 2002. - Vol. 30, No. 1. - P. 397 - 400.

129. Modelling of joint operation of plasma facing beryllium and tungsten / Yu.A. Axionov, L.S. Danelyan, N.G. Elistratov et al. // Beryllium Technology for Fusion.:

130. Proc. of the 5-th IEA Int. Workshop. Moscow, 2001. - P. 70-74.

131. Исследование распыленных и перепыленных слоев Be и W при одновременном облучении ионами дейтерия / Ю.А. Аксенов, Н.Н. Васильев, Н.Г. Елистратов и др. // Поверхность. 2003. - № 5 - С. 59 - 63.

132. Захват дейтерия в смешанных W-C пленках, осажденных при магнетронном распылении вольфрама / Н.Г. Елистратов, А.В. Маркин и др. // Вопросы атомной науки и техники. Сер. Термоядерный синтез. 2002. - Вып. 3-4. -С. 64-68.

133. Начальник Лаборатории инженернофизических исследований термоядерных реакторов, к. т. н.1. Н.Н. Васильев