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Incident energy dependence of blistering at tungsten irradiated by low energy high flux deuterium plasma beams

低エネルギー高フラックスの重水素プラズマ照射によるタングステン表面におけるブリスタリング発生の入射エネルギー依存性

Luo, G.; 洲 亘; 西 正孝

Luo, G.; Shu, Wataru; Nishi, Masataka

鏡面仕上げした焼結材タングステン試料片にITERダイバータ周辺プラズマを模擬する重水素プラズマを照射し、そのブリスタリング挙動を調べた。今回行った照射の条件は、フラックス:1$$times$$10$$^{22}$$D/m$$^{2}$$/s,エネルギー:7$$sim$$98eV/D,フルエンス:3$$times$$10$$^{23}$$$$sim$$6$$times$$10$$^{25}$$D/m$$^{2}$$,照射温度:室温であるが、いずれのエネルギーの照射においても、ブリスタリングの発生がSEM観察により確認された。また、ブリスタリング発生のフルエンス閾値が入射エネルギーの減少とともに増加すること、特に20eV/D以下の入射エネルギーの場合には、この閾値の増加が著しいことを見いだした。本現象は、試料表面に酸化皮膜が存在し、重水素の外部への再放出と内部への侵入に影響を及ぼしていると考えることによって説明できる。さらに、ブリスタの寸法と数はフルエンスの増加とともに初期にはいずれも増加するが、直径が2$$mu$$m程度に逹すると成長が止まり、数のみが増加していく結果を得た。本結果は、ブリスタが2$$mu$$m程度に成長すると亀裂が発生して内部のガスが放出されるため、と考えられる。

Polycrystalline tungsten samples have been irradiated at room temperature by high flux (1$$times$$10$$^{22}$$ D/m$$^{2}$$/s) deuterium plasma beams with incident energies ranging 7 $$sim$$ 98 eV/D. Surface blistering occurred at all energies. The critical fluence for blistering $$Phi$$$$_{cr}$$ was found to increase with decreasing the incident energy. At energies $$<$$ 20 eV/D, $$Phi$$$$_{cr}$$ increased more rapidly. This energy dependence of $$Phi$$$$_{cr}$$ may be explained by a proposed model dealing with the oxide barrier to deuterium uptake into and release from the bulk W. At all energies, the blisters increased in their size and number with fluence within the corresponding low fluence ranges. However the size stopped increasing at certain fluences, while the number kept increasing within the experimental fluence range, which could be attributed to rupturing of blisters at a certain size of about 2$$mu$$m.

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パーセンタイル:2.23

分野:Materials Science, Multidisciplinary

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