Premiers spectres d'émissivité du tungstène après exposition dans le tokamak WEST

Dans le domaine de la fusion nucléaire, les environnements extrêmes des tokamaks, tels que WEST, soumettent les composants face au plasma à de forts flux de chaleur et de particules de l’ordre de 10 MW/m2. L’interaction du plasma avec la paroi interne du tokamak est responsable de la montée en température des composants, qui sont activement refroidis pour évacuer la chaleur. Un contrôle en temps réel de la température des composants est nécessaire pour éviter leur endommagement. À ce titre, la thermographie infrarouge (IR) est couramment utilisée pour assurer le contrôle de température de ces composants. Elle repose sur l’utilisation de caméras IR équipées de filtres étroits centrés sur une longueur d’onde du domaine IR. Cependant, l’utilisation de composants en tungstène (W) activement refroidis dans WEST rend difficile le suivi de température en raison de la faible émissivité du W (epsilon = 0,1). De plus, celle-ci peut varier au sein d’un même composant en raison des phénomènes de déposition et d’érosion induits par l’interaction plasma-paroi. Cela induit des changements d’état de surface qui nécessitent une compréhension approfondie de l’évolution de l’émissivité des composants dans la machine. Dans ce but, des études précédentes ont mis en évidence des zones spécifiques de forte érosion et de déposition, entraînant une variation importante de l’émissivité. Une diminution de l’émissivité de 0,12 jusqu’à 0,05 est observée dans les zones de forte érosion, tandis que dans les zones de déposition elle augmente jusqu’à 0,85. Bien que ces études apportent des informations sur la variation d’émissivité, elles ciblent uniquement les longueurs d’onde des caméras IR du tokamak, centrées sur 3,9 +/- 0,250 mum. L’objectif de ce travail est d’étendre le domaine d’étude spectrale entre 2,5 et 15 mum jusqu’à 400 degC, afin d’étudier l’évolution de l’émissivité des composants en fonction de leur état de surface et de mettre en évidence des comportements/caractéristiques spécifiques pour faciliter la mesure de température dans le tokamak WEST. Dans ce contexte, un banc équipé d’un spectrophotomètre à transformée de Fourier a été spécialement développé pour l’étude des composants en W provenant de WEST. Après une rapide présentation de ce banc, les spectres obtenus sur des zones d’érosion et de redéposition seront présentés et discutés. En parallèle, une caractérisation des zones de redéposition (rugosité et composition chimique) a été menée afin de relier l’état de surface aux spectres d’émissivité.

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