Influence of blistering on deuterium retention in tungsten irradiated by high flux deuterium 10-100eV plasmas

タングステン中の重水素滞留に及ぼす10-100eV高フラックス重水素プラズマ照射でのブリスタリングの影響

Luo, G.; 洲 亘; 西 正孝

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

核融合炉のプラズマ対向侯補材であるW中の重水素滞留に及ぼすブリスタリングの影響について、110D/m/sの入射フラックスの条件で入射エネルギーを100eVから約10eVまで変化させて調べた。滞留量の測定は昇温脱離法によって行い、5C/sの昇温速度で実施したが、昇温脱離曲線には重水素の放出ピークが1つのみ現れ、またそのピーク温度は照射のエネルギーやフルエンスにより500Cから850Cまで変化する、という結果を得た。このピーク温度は水素トラップからの放出温度より高く、重水素が分子としてブリスタに存在し、 昇温中に直接放出されていると考えられる。また、あるフルエンスで急激な滞留量減少が観測されたが、この現象はブリスタの破裂によるものと考えられる。このことはSEMによる観察結果(ブリスタが2ミクロン程度までしか成長しないこと、及びブリスタの数がフルエンスの増加とともに増加すること)と一致している。

The influence of blistering on deuterium retention in W was investigated using the newly established plasma generator with controllable incident energies ranging from 100 eV down to around 10 eV and incident flux of 110 D/m/s. The retention in the irradiated samples was measured using a thermal desorption spectrometer (TDS) at a ramping rate of 5 C/s. The results indicate that only one peak appears in each spectrum, with the peak temperatures ranging from 500 until 850 C, much higher than those from the trapping sites like vacancies, grain boundaries, dislocation loops, or impurities, implying probably a direct origin from the molecules existing inside blisters, voids/bubbles. Significant decrease in the retention at a certain incident fluence after blister appearance was observed and attributed to rupturing of the blisters, consistent with the limited size and increasing number of the blisters with increasing the incident fluence, as observed by means of SEM.