Permeation behavior of deuterium implanted into beryllium

ベリリウム中に打ち込まれた重水素の透過挙動

中村 博文; 林 巧; 大平 茂; 西 正孝

Nakamura, Hirofumi; Hayashi, Takumi; Ohira, Shigeru; Nishi, Masataka

国際熱核融合炉(ITER)の第1壁におけるトリチウム透過評価のための研究の一環として、ベリリウム中に打ち込まれた重水素のイオン注入透過挙動の測定を実施した。試料には焼鈍処理をしていない試料及び1173Kで焼鈍した試料の2種類を用いた。透過量は試料温度及び入射イオンフラックスをパラメータとして測定した。透過実験後のベリリウム試料の表面分析も行った。今回の透過実験の範囲(最高温度:685K,検出感度:110原子/ms)においては、透過は焼鈍処理を行った試料にのみ観測され、非焼鈍試料では観測されなかった。これは透過を阻害する試料内部欠陥の減少に起因することが推定された。イオン注入透過の定常挙動、過渡挙動及び表面分析を元に焼鈍ベリリウム中にイオン注入された重水素の透過の律則過程は、透過側表面に存在する酸化膜の影響を受けて表面再結合律速であると評価した。

Study on Implantation Driven Permeation (IDP) behavior of deuterium through pure beryllium was investigated as a part of the research to predict the tritium permeation through the first wall components of ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor). The permeation experiments were carried out with two beryllium specimens, one was an unannealed specimen and the other was that annealed at 1173 K. The permeation flux was measured as a function of specimen temperature and incident ion flux. Surface analysis of specimen was also carried out after the permeation experiment. Permeation was observed only with the annealed specimen and no significant permeation was observed with unannealed specimen under the present experimental condition (maximum temperature: 685K, detection limit: 1x10Datoms/ms). It could be attributed that the intrinsic lattice defects, which act as diffusion preventing site, decreased with the specimen annealing. Based on the result of steady and transient permeation behavior and surface analysis, it was estimated that the deuterium permeation implanted into annealed beryllium was controlled by surface recombination due to the oxide layer on the surface of the permeated side.