Deuterium retention and blistering in the near-surface region of tungsten exposed to high fluences (up to 1027 D m−2) of high flux (1022D+ m−2 s−1) and low energy (38 eV) deuterium plasma were examined with scanning electron microscopy, focused ion beam and thermal desorption spectroscopy (TDS). Two kinds of blisters appeared at the recrystallized tungsten exposed to the plasma at 520 K. One is the large blisters with sizes of a few tens of micrometres and varying ratios of height against width (up to 0.6), and the other is the small blisters with sizes of less than a few micrometres and a large ratio of height against diameter (about 0.7). A peculiar phenomenon of blister bursting with a tail, or partially opened or fully opened lid was found on some grains after plasma exposure or TDS experiment. In addition, bursting release of deuterium with sudden peaks was observed in the TDS curve below 700 K at a heating rate of 0.5 K s−1. A new model named 'step-cascade model' was proposed to explain the blister bursting. Furthermore, the origin of deuterium retention and blistering as well as future work on high-Z materials were discussed.
重水素保持およびタングステン表面近傍領域におけるブリスター形成について、高フルエンス（最大10²⁷ D m⁻²）・高フラックス（10²² D⁺ m⁻² s⁻¹）・低エネルギー（38 eV）の重水素プラズマに曝露した試料を用いて、走査型電子顕微鏡、集束イオンビーム、および熱脱離分光法（TDS）により調査した。520 Kでプラズマに曝露した再結晶タングステンには、2種類のブリスターが形成された。1つは、サイズが数十マイクロメートルで、高さと幅の比が最大0.6に達する大型ブリスターであり、もう1つは、サイズが数マイクロメートル未満で、高さと直径の比が約0.7と大きい小型ブリスターであった。プラズマ曝露後またはTDS実験後、一部の結晶粒において、尾部を伴うブリスターの破裂、または部分的にあるいは完全に開いた蓋を有するブリスターの破裂という特異な現象が観察された。さらに、TDS曲線において、0.5 K s⁻¹の昇温速度で700 K以下に急峻なピークを伴う重水素のバースト放出が観察された。このブリスター破裂現象を説明するため、「段階的カスケードモデル」と名付けた新しいモデルを提案した。さらに、重水素保持とブリスター形成の起源、ならびに高Z材料に関する今後の研究課題について考察した。