Effect of neutron energy and fluence on deuterium retention behaviour in neutron irradiated tungsten

中性子照射されたタングステン中の重水素滞留挙動への中性子エネルギー及びフルエンス影響

藤田 啓恵*; 湯山 健太*; Li, X.*; 波多野 雄治*; 外山 健*; 太田 雅之; 落合 謙太郎; 吉田 直亮*; 近田 拓未*; 大矢 恭久*

Fujita, Hiroe*; Yuyama, Kenta*; Li, X.*; Hatano, Yuji*; Toyama, Takeshi*; Ota, Masayuki; Ochiai, Kentaro; Yoshida, Naoaki*; Chikada, Takumi*; Oya, Yasuhisa*

この研究では、鉄イオン(Fe)照射W試料、核分裂反応より発生した中性子を照射したW試料、D-T核融合反応から生成した14MeV中性子照射されたW試料を用い、それらに重水素イオン(D)を照射し、昇温脱離法(TDS)で重水素滞留挙動を評価した。さらに、シミュレーションにより、得られたTDSスペクトルからW中の重水素捕捉サイトの捕捉エネルギーを評価した。実験結果より、Fe照射試料では欠陥が表面付近の浅い領域に集中することが確認された。また照射損傷量増加に伴い原子空孔やボイドが増加し、ボイドがより安定なD捕捉サイトであることが示唆された。核分裂反応中性子照射試料は、Dは主に表面吸着または転位ループによる捕捉により試料中に滞留することがわかった。しかし低損傷量のため、原子空孔やボイドの形成は見られなかった。一方、核融合反応中性子照射試料は他の試料と比較して低損傷量にも関わらず、原子空孔及び原子空孔集合体の形成が示唆された。以上から、照射欠陥の形成及びD滞留挙動は中性子の照射エネルギーに大きく影響を受けることがわかった。

The irradiation defects were introduced by Fe irradiation, fission neutron irradiation and D-T neutron irradiation. After the irradiation, the deuterium ions (D) implantation was performed and the D retention behavior was evaluated by thermal desorption spectroscopy. The experimental results indicated that dense vacancies and voids within the shallow region near the surface were introduced by Fe irradiation. The trapping state of D by vacancies and void were clearly controlled by the damage concentration and the voids would become the most stable D trapping site. For fission neutron irradiated W, most of the D was adsorbed on the surface and/or trapped by dislocation loops and no vacancies and voids for D trapping due to its lower damage concentration. D trapping by vacancies were found in the bulk of D-T neutron irradiated W, indicating that the neutron energy distribution could make a large impact on irradiation defect formation and the D retention behavior.