We study the influence of grain boundaries (GBs) on radiation-induced vacancies, as well as on the hydrogen (H) behavior in tungsten (W) samples with different grain sizes in the temperature range from 300 K to 573 K, both experimentally and by computer simulations. For this purpose, coarse-grained and nanostructured W samples were sequentially irradiated with carbon (C) and H ions at energies of 665 keV and 170 keV, respectively. A first set of the implanted samples was annealed at 473 K and a second set at 573 K. Object kinetic Monte Carlo simulations were performed to account for experimental outcomes. Results show that the number of vacancies for nanostructured W is always larger than for monocrystalline W samples in the whole studied temperature range and that the number of vacancies is only reduced in samples with a large density of grain boundaries and at temperatures high enough to activate the vacancy motion (around 573 K). Results also indicate that the migration of H along vacancy free grain boundaries is more effective than along the bulk, and that the retained H is trapped in vacancies located within the grains. These results are used to explain the experimental outcomes.
我々は、粒界（GB）が放射線誘起空孔に及ぼす影響と、300 Kから573 Kの温度範囲における異なる粒径のタングステン（W）試料中の水素（H）挙動について、実験とコンピュータシミュレーションの両方を用いて研究した。この目的のため、粗粒およびナノ結晶W試料に、それぞれ665 keVおよび170 keVのエネルギーで炭素（C）およびHイオンを順次照射した。第一の試料群は473 Kで、第二の試料群は573 Kでアニール処理を行った。実験結果を説明するために、運動論的モンテカルロシミュレーションを実施した。結果は、調査した全温度範囲において、ナノ結晶Wの空孔数が常に単結晶Wよりも多いことを示した。また、空孔数の減少は、粒界密度が高い試料において、かつ空孔移動が活性化するのに十分な高温（約573 K）でのみ観察された。さらに、水素の移動は粒界に沿った方がバルク中よりも効率的であり、保持された水素は粒内の空孔に捕捉されることが示された。これらの結果を用いて、実験で観察された現象を説明した。