Radiation effects in optical coatings for ITER diagnostics

Abstract

El objetivo es proporcionar una evaluación de los daños por radiación que sufrirán recubrimientos sobre sustratos refractivos que podría utilizarse como información relevante para proteger las lentes de campo en los diagnósticos ópticos para el ITER. Los materiales ópticos resistentes a las radiaciones deben transferir la luz del plasma a los detectores a través del InterSpace (IS) hasta la zona de la Port Cell (PC) donde se encuentran (a más de 10 m de la ventana de vacío). Estos revestimientos ópticos y sustratos ópticos deben tener la resistencia suficiente para soportar la irradiación de neutrones y rayos gamma sin una degradación significativa de su transmitancia.

Se realizaron pruebas exhaustivas con zafiro revestido (ventanas de Al2O3), YAG con antirreflejante de banda ancha (BBAR) y sustratos de BaF2/CaF2 protegidos con revestimiento antihumedad (Parylene-C). Tras las pruebas, las mediciones de transmisión y el análisis de las superficies ópticas arrojaron descubrimientos significativos. Todos los sustratos mostraron un buen rendimiento refractivo bajo radiación gamma. Por el contrario, el Parylene-C no resistió temperaturas superiores a 100 grados centígrados, como se esperaba, según las especificaciones de fabricación. Además, se observó que con una dosis de energía de 332 kGy de rayos gamma y una temperatura significativamente inferior de 50 grados Celsius, el Parylene-C también resulta dañado. El zafiro revestido presentó el mejor rendimiento global con respecto a las pruebas de irradiación de neutrones. No obstante, la disminución de la transmisión observada en las muestras recubiertas de YAG y BaF2 no es significativa para la dosis de neutrones acumulada que se espera que reciban estas muestras en su ubicación dentro del sistema de diagnóstico. Esta información se tuvo en cuenta para la selección de los mejores candidatos como lentes refractivas y revestimientos ópticos para la fase de diseño Preliminary design Review (PDR) de los componentes de la ex-vessel que integrarán el Wide-Angle Viewing System (WAVS) para el puerto ecuatorial 12 del ITER.