Surface morphology and deuterium retention in tungsten exposed to low-energy, high flux pure and helium-seeded deuterium plasmas

ヘリウムを加えた低エネルギー,高フラックスの重水素プラズマに曝されたタングステンの重水素保持量

Alimov, V.; 洲 亘*; Roth, J.*; 杉山 一慶*; Lindig, S.*; Balden, M.*; 磯部 兼嗣; 山西 敏彦

Alimov, V.; Shu, Wataru*; Roth, J.*; Sugiyama, Kazuyoshi*; Lindig, S.*; Balden, M.*; Isobe, Kanetsugu; Yamanishi, Toshihiko

ヘリウムを加えた低エネルギー,高フルエンスの重水素プラズマで照射した再結晶タングステンについて、表面の形状変化,重水素保持量及び重水素の深さ方向分布を電子顕微鏡,昇温脱離法並びに核反応法を用いて調べた。重水素のみのプラズマで照射した場合、照射温度に依存したブリスタの形成が確認できた。また、重水素保持量は温度とともに上昇し、480Kで最大値となった後、減少することが明らかになった。一方、ヘリウムを5%加えた重水素プラズマで照射した場合、重水素保持量の顕著な低下,ブリスタの形成抑制が観察された。

Blistering and deuterium retention in re-crystallized tungsten exposed to low-energy, high flux (10 D/ms) pure and helium-seeded D plasmas to a fluence of 10 D/m have been examined with scanning electron microscopy, thermal desorption spectroscopy (TDS), and the D(He,p)He nuclear reaction at a He energy varied from 0.69 to 4.0 MeV. In the case of exposure to pure D plasma (38 eV/D), blisters with various shapes and sizes depending on the exposure temperature are found on the W surface. No blisters appear at temperatures above 700 K. The deuterium retention increases with the exposure temperature, reaching a maximum value of about 10 D/m at 480 K, and then decreases as the temperature rises further. Seeding of helium into the D plasma to the He ion concentration of 0.2 and 5% significantly reduces the D retention at elevated temperatures and prevents formation of the blisters.