He-induced W nanofuzz growth over the W divertor target is one of the main limiting factors affecting the current design and development of fusion reactors. In this paper, based on He reaction rate model in W, we simulate the growth and evolution of He nanobubbles during W nanofuzz formation under fusion-relevant He+ irradiation conditions. Our modeling unveils the existence of He nanobubble-enriched W surface layer (<10 nm), formed due to the He diffusion in W crystal into defect sites. At an elevated temperature, the growth of He bubbles in the W surface layer prevents He atoms diffusing into the deep layer (>10 nm). The formation of W nanofuzz at the surface is attributed to surface bursting of high-density He bubbles with their radius of ~4 nm, and an increase in the surface area of irradiated W. Our findings have been well confirmed by the experimental measurements.
ヘリウム誘起WナノファズのWダイバータターゲット上での成長は、核融合炉の現在の設計と開発に影響を与える主要な要因の一つである。本論文では、W中のヘリウム反応モデルに基づき、核融合関連のHe+照射条件下でのWナノファズ形成中のヘリウムナノバブルの成長と進化をシミュレーションする。我々のモデリングにより、欠陥へのヘリウム拡散によって形成されるヘリウムナノバブル富化W表面層（<10 nm）の存在が明らかになる。高温では、W表面層におけるヘリウムバブルの成長が、ヘリウム原子の深層（>10 nm）への拡散を妨げる。Wナノファズの表面形成は、半径約4 nmの高密度ヘリウムバブルの表面破裂と、照射されたWの表面積増加に起因する。我々の知見は実験測定によって十分に確認されている。