The high-power laser energy research (HiPER) project was a European project for demonstrating the feasibility of inertial fusion energy based on using direct-drive targets in a shock ignition scheme using a drywall evacuated chamber. HiPER was intended to drive the transition from a scientific proof of principle to a demonstration power plant in Europe. The project was divided into three realistic scenarios (Experimental, Prototype, and Demo) to help identify open problems and select appropriate technologies to solve them. One of the problems identified was the lack of appropriate plasma-facing materials (PFMs) for the reaction chamber. Therefore, a major challenge was to develop radiation-resistant materials able to withstand the large thermal loads and radiation in these reactors. In this paper, we describe the main threats that coarse-grained W would face in the diverse HiPER scenarios. Based on purely thermomechanical considerations, the W lifetimes for the HiPER Prototype and Demo scenarios are limited by fatigue to 14 000 h and 28 h, respectively. The combined effects of thermal load and atomistic damage significantly reduce these lifetimes to just ∼1000 shots for the Experimental scenario and a few minutes and seconds for the Prototype and Demo scenarios, respectively. Thus, coarse-grained W is not an appropriate PFM for the Prototype or Demo scenarios. Therefore, alternatives to this material need to be identified. Here, we review some of the different approaches that are being investigated, highlight the work done to characterize these new materials, and suggest further experiments.

中文翻译：

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在欧洲惯性约束聚变设施 HiPER 的各种场景中，钨作为面向等离子体的材料的局限性：现状和新方法

高功率激光能量研究 (HiPER) 项目是一个欧洲项目，用于展示基于在使用干壁真空室的冲击点火方案中使用直接驱动目标的惯性聚变能量的可行性。HiPER 旨在推动从科学原理证明到欧洲示范电厂的转变。该项目分为三个现实场景（实验、原型和演示），以帮助识别未解决的问题并选择合适的技术来解决它们。确定的问题之一是反应室缺乏合适的面向等离子体的材料 (PFM)。因此，一个主要的挑战是开发能够承受这些反应堆中的大热负荷和辐射的抗辐射材料。在本文中，我们描述了粗粒度 W 在各种 HiPER 场景中将面临的主要威胁。基于纯粹的热机械考虑，HiPER 原型和演示场景的 W 寿命分别受疲劳限制为 14 000 小时和 28 小时。热负荷和原子损伤的综合影响将这些寿命显着降低到实验场景的仅约 1000 次射击，原型和演示场景分别为几分钟和几秒。因此，粗粒度的 W 不是原型或演示场景的合适 PFM。因此，需要确定这种材料的替代品。在这里，我们回顾了一些正在研究的不同方法，重点介绍了为表征这些新材料所做的工作，并提出了进一步的实验建议。基于纯粹的热机械考虑，HiPER 原型和演示场景的 W 寿命分别受疲劳限制为 14 000 小时和 28 小时。热负荷和原子损伤的综合影响将这些寿命显着降低到实验场景的仅约 1000 次射击，原型和演示场景分别为几分钟和几秒。因此，粗粒度的 W 不是原型或演示场景的合适 PFM。因此，需要确定这种材料的替代品。在这里，我们回顾了一些正在研究的不同方法，重点介绍了为表征这些新材料所做的工作，并提出了进一步的实验建议。基于纯粹的热机械考虑，HiPER 原型和演示场景的 W 寿命分别受疲劳限制为 14 000 小时和 28 小时。热负荷和原子损伤的综合影响将这些寿命显着降低到实验场景的仅约 1000 次射击，原型和演示场景分别为几分钟和几秒。因此，粗粒度的 W 不是原型或演示场景的合适 PFM。因此，需要确定这种材料的替代品。在这里，我们回顾了一些正在研究的不同方法，重点介绍了为表征这些新材料所做的工作，并提出了进一步的实验建议。HiPER 原型和演示场景的 W 寿命分别受疲劳限制为 14 000 小时和 28 小时。热负荷和原子损伤的综合影响将这些寿命显着降低到实验场景的仅约 1000 次射击，原型和演示场景分别为几分钟和几秒。因此，粗粒度的 W 不是原型或演示场景的合适 PFM。因此，需要确定这种材料的替代品。在这里，我们回顾了一些正在研究的不同方法，重点介绍了为表征这些新材料所做的工作，并提出了进一步的实验建议。HiPER 原型和演示场景的 W 寿命分别受疲劳限制为 14 000 小时和 28 小时。热负荷和原子损伤的综合影响将这些寿命显着降低到实验场景的约 1000 次射击，原型和演示场景的寿命分别为几分钟和几秒钟。因此，粗粒度的 W 不是原型或演示场景的合适 PFM。因此，需要确定这种材料的替代品。在这里，我们回顾了一些正在研究的不同方法，重点介绍了为表征这些新材料所做的工作，并提出了进一步的实验建议。热负荷和原子损伤的综合影响将这些寿命显着降低到实验场景的约 1000 次射击，原型和演示场景的寿命分别为几分钟和几秒钟。因此，粗粒度的 W 不是原型或演示场景的合适 PFM。因此，需要确定这种材料的替代品。在这里，我们回顾了一些正在研究的不同方法，重点介绍了为表征这些新材料所做的工作，并提出了进一步的实验建议。热负荷和原子损伤的综合影响将这些寿命显着降低到实验场景的仅约 1000 次射击，原型和演示场景分别为几分钟和几秒。因此，粗粒度的 W 不是原型或演示场景的合适 PFM。因此，需要确定这种材料的替代品。在这里，我们回顾了一些正在研究的不同方法，重点介绍了为表征这些新材料所做的工作，并提出了进一步的实验建议。