Экспериментальное моделирование взаимодействия плазмы изотопов водорода с материалами стенки термоядерного реактора тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.14 ВАК РФ

Елистратов, Николай Геннадьевич АВТОР
кандидата технических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ
Москва МЕСТО ЗАЩИТЫ
2004 ГОД ЗАЩИТЫ
   
01.04.14 КОД ВАК РФ
Диссертация по физике на тему «Экспериментальное моделирование взаимодействия плазмы изотопов водорода с материалами стенки термоядерного реактора»
 
 
Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата 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 диссертация по физике, 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"

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 источников диссертации и автореферата по физике, кандидата технических наук, Елистратов, Николай Геннадьевич, Москва

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