Recent findings on blistering and deuterium retention in tungsten exposed to high-fluence deuterium plasma

高フルエンス重水素プラズマ照射によるタングステンのブリスタリングと重水素滞留についての新しい知見

洲 亘; 河裾 厚男; 山西 敏彦

Shu, Wataru; Kawasuso, Atsuo; Yamanishi, Toshihiko

高フルエンス重水素プラズマ照射によるタングステンでのブリスタリング挙動と滞留挙動の解明が炉心プラズマへの不純物制御やトリチウム滞留量の制御にとって重要である。本研究では、高フラックス・低エネルギーの重水素プラズマ照射によるタングステンのブリスタリングと重水素滞留を調べ、新しい知見を得た。まず、ドーム高さと外径との比率が従来報告値の一桁以上であるという高ドームブリスタが観測された。また、その内部が空洞ではないブリスタも発見された。次に陽電子消滅測定で重水素プラズマ照射による原子空孔濃度の増加が見られた。さらにブリスタリング挙動と滞留挙動は、顕著な温度依存性,マイクロ組織依存性,フルエンス依存性などを示している。これは、ブリスタリングと水素滞留を制御・抑制できることを示唆するものである。

Tungsten is a most promising plasma facing material because of its high melting point. The blistering and deuterium retention in recrystallized tungsten samples were investigated by using simulated edge-plasma of fusion reactors. High-dome blisters appeared at the tungsten surface after deuterium plasma exposure, and their ratios of height against chord of the blisters were even one-order greater that reported before. In addition, there was a cavity in the inside of small blisters, whereas there was a void/crack along the grain boundary beneath the big blister and there is no lid for big blisters. Besides the strong dependence upon the exposure temperature, blistering and deuterium retention also showed significant dependence upon the features of microstructure.