The enhancement of deuterium retention was investigated for tungsten in the presence of both 2.8 MeV self-ion induced cascade damage and fuel hydrogen isotope plasma. Vacancy clustering in cascade damaged polycrystalline tungsten occurred due to deuterium irradiation and was observed near the grain boundary by using all-step transmission electron microscopy analysis. Analysis of the highest desorption temperature peak using thermal desorption spectroscopy supports reasonable evidence of defect clustering in the damaged polycrystalline tungsten. The defect clustering was neither observed on the damaged polycrystalline tungsten without deuterium irradiation nor on the damaged single-crystalline tungsten with deuterium irradiation. This result implies the synergetic role of deuterium and grain boundary on defect clustering. This study proposes a path for the defect transform from point defect to defect cluster, by the agglomeration between irradiated deuterium and cascade damage-induced defect. This agglomeration may induce more severe damage on the tungsten divertor at which the high fuel hydrogen ions, fast neutrons, and self-ions are irradiated simultaneously and it would increase the in-vessel tritium inventory.
2.8 MeV自己イオン誘起カスケード損傷と燃料水素同位体プラズマの両方の存在下でのタングステンにおける重水素保持の増強を調査した。カスケード損傷多結晶タングステンにおける空孔クラスタリングは、重水素照射により発生し、全工程透過型電子顕微鏡分析を用いて結晶粒界近傍で観察された。昇温脱離分光法を用いた最高脱離温度ピークの解析は、損傷多結晶タングステンにおける欠陥クラスタリングの合理的な証拠を支持する。欠陥クラスタリングは、重水素照射のない損傷多結晶タングステンでも、重水素照射を行った損傷単結晶タングステンでも観察されなかった。この結果は、欠陥クラスタリングに対する重水素と結晶粒界の相乗的役割を示唆している。本研究は、照射された重水素とカスケード損傷誘起欠陥との間の凝集による、点欠陥から欠陥クラスターへの欠陥変換の経路を提案する。この凝集は、高エネルギーの燃料水素イオン、高速中性子、および自己イオンが同時に照射されるタングステンダイバータにより深刻な損傷を誘発する可能性があり、炉内トリチウムインベントリを増加させるであろう。