Kiel 2011 – wissenschaftliches Programm

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P: Fachverband Plasmaphysik

P 21: Diagnostik / Plasma-Wand-Wechselwirkung

P 21.6: Vortrag

Donnerstag, 31. März 2011, 12:25–12:40, HS C

Zersetzung von Kohlenstoffschichten in reaktiven Gasen zur Reduktion der Wasserstoffrückhaltung in Fusionsanlagen — •Sören Möller, Arkadi Kreter, Volker Philipps und Ulrich Samm — Institut für Energie- und Klimaforschung - Plasmaphysik, Forschungszentrum Jülich GmbH, Association EURATOM-FZJ, Partner im Trilateralen Euregio Cluster, Jülich, Deutschland

Plasmabegrenzende Wandmaterialien auf Kohlenstoffbasis können in Fusionsexperimenten zur effektiven Speicherung von strahlungsaktivem Brennstoff (Tritium) in amorphen hydrierten Kohlenstoffschichten (a-C:H) und damit zu einem Sicherheitsproblem führen. Die Kastellierung von Wandmaterialien verschärft das Problem weiter. In diesem Beitrag werden Arbeiten zur thermisch aktivierten Zersetzung der a-C:H Schichten mit reaktivem Neutralgas (O2 und NH3) vorgestellt. Mit a-C:D vorbeschichtete Aluminiumproben wurden in 4 Schlitzbreiten den reaktiven Gasen unter Variation von Gasdruck und Probentemperatur ausgesetzt. Vorher-/Nachher-Untersuchungen der Schichten mit Kernreaktionsanalysen und Ellipsometrie wurden durchgeführt. Die Abtragungsraten hatten keine Abhängigkeit von der Schlitzbreite und -tiefe. Es zeigte sich ein Maximum der Abtragungsrate mit O2 bei 610K und 11mbar von 5,4E+15 C/cm2min bzw. 5,3E+15 D/cm2min. Es wurden allerdings etwa 5,5E+13 O/cm2min eingelagert. Die Abtragung war um etwa eine Größenordnung schneller als mit NH3, zudem bewirkte NH3 die Ablösung der Schichten vom Substrat. Das beobachtete Verhalten deutet auf eine chemische Zersetzung des gesamten Schichtvolumens durch ein Porennetzwerk hin.