The effect of helium (He)-induced surface microstructure on deuterium (D) plasma-driven permeation through a reduced activation ferritic/martensitic steel CLF-1 has been studied. CLF-1 steel was pre-exposed by He plasma with ion fluence of 1022–1024 He m−2 and an incident energy of 100 eV at 708 K. The following D plasma-driven permeation experiment was performed at 693 K. Steady-state D permeation flux decreases with the increase in He ion fluence. D diffusion coefficient is not significantly affected by He pre-damage, while D reflection coefficient increases with the enhancement of He ion fluence. Scanning electron microscope and transmission electron microscope analyses clearly reveal the evolution of surface roughness and He bubble layer after He plasma exposure. Elastic recoil detection was used to identify He concentration depth profiles in the samples. Both the surface microstructure modification and He bubble layer formation contribute to the reduction of D permeation.
ヘリウム（He）誘起表面微細構造が重水素（D）プラズマ駆動透過に及ぼす影響を、フェライト系／マルテンサイト系鋼CLF-1において研究した。CLF-1鋼を、イオンフルエンス1022～1024 He m⁻²、入射エネルギー100 eV、温度708 KのHeプラズマに事前曝露した。続いて、重水素プラズマ駆動透過実験を693 Kで実施した。定常状態のD透過フラックスは、Heイオンフルエンスの増加とともに減少した。D拡散係数はHe事前損傷によって有意な影響を受けなかったが、D再放出係数はHeイオンフルエンスの増加とともに増大した。走査型電子顕微鏡および透過型電子顕微鏡分析により、Heプラズマ曝露後の表面粗さとHeバブル層の明瞭な発達が明らかになった。弾性反跳検出法を用いて、試料中のHe濃度深さ分布を同定した。表面微細構造の改変とHeバブル層の形成の両方が、D透過の低減に寄与することが示された。