En la física del plasma y la fusión nuclear controlada , las interacciones plasma-superficie se refieren a los procesos físicos, químicos y mecánicos en la interfaz entre el plasma y las superficies sólidas.
Un área crítica de investigación en curso en dispositivos de fusión por confinamiento magnético , como tokamaks y stellarators , es comprender la física del límite del plasma y sus interacciones con los componentes que miran hacia el plasma (PFC), generalmente en forma de desviadores o limitadores. Los flujos de alta energía y partículas del plasma pueden alterar las propiedades de la superficie, como la composición, la estructura, la rugosidad y la temperatura, que a su vez influyen en el comportamiento del plasma.
Para que un reactor de fusión sea viable, debe tener una solución límite robusta que aborde varios desafíos clave simultáneamente: gestionar el escape de energía para mantener las cargas de calor de la pared dentro de los límites del material, garantizar la eliminación eficiente de las cenizas de fusión manteniendo una presión neutra suficiente para el bombeo, minimizar la pulverización de impurezas de alto Z (por ejemplo, tungsteno ) y reducir la retención de combustible limitando el atrapamiento de tritio en los materiales de la pared, todo ello manteniendo un alto rendimiento del plasma para una ganancia de energía óptima .
Las interacciones plasma-material abarcan una variedad de procesos complejos, entre ellos la pulverización catódica , la implantación de iones , el daño por radiación , la erosión, la deposición y la redeposición de material.
El acondicionamiento de las paredes en los dispositivos de fusión por confinamiento magnético sirve para gestionar las impurezas y controlar el gas combustible de los PFC. En la actualidad, la boronización por descarga luminiscente (GDB) es una técnica predominante, que utiliza gases ricos en boro para depositar recubrimientos de boro en las paredes del dispositivo, mejorando así el rendimiento. No obstante, para los dispositivos de fusión de pulso largo de siguiente paso, se están explorando estrategias alternativas debido a las limitaciones de la GDB. [1] [2]