Neutron irradiation as well as the presence of helium (He) significantly affects fuel inventory in plasma-facing materials. To investigate the synergistic effects of neutron and He irradiation on deuterium (D) retention behaviors in tungsten, heavy- and He-ion sequentially irradiation experiments were performed with various He fluence and/or heavy-ion damage levels, and then the samples were exposed to low-energy D plasmas at 450 K. It is shown that even a low He concentration of 0.5 atomic parts per million (appm) increases D concentration in the heavy-ion damaged region, which increases further with increasing He concentration under the parameters selected in this work (up to a maximum He concentration of 2.1 appm). The total D inventory in tungsten bulk also increases with He fluence due to the increase in D concentration both in the heavy-ion damaged region and the region irradiated by He-ion only. Furthermore, heavy-ion and He-ion successive irradiation slightly increases D retention in tungsten compared to the individual He ions irradiation. Similar to single heavy-ion damaged tungsten, the saturation of D retention is observed as heavy-ion irradiation damage above 0.2 dpa at a fixed He fluence.
中性子照射およびヘリウム(He)の存在は、プラズマ対向材料における燃料インベントリに顕著な影響を及ぼす。タングステン中の重水素(D)保持挙動に対する中性子とHe照射の相乗効果を調査するため、様々なHeフルエンスおよび/または重イオン損傷レベルで重イオンとHeイオンの逐次照射実験を行い、その後試料を450 Kの低エネルギーDプラズマに曝露した。0.5原子百万分率(appm)という低いHe濃度でも、重イオン損傷領域のD濃度が増加し、本研究で選択されたパラメータの下では、He濃度の増加に伴ってさらに増加することが示されている(最大He濃度は2.1 appmまで)。タングステンバルク中の全Dインベントリも、重イオン損傷領域とHeイオンのみが照射された領域の両方でD濃度が増加するため、Heフルエンスとともに増加する。さらに、重イオンとHeイオンの逐次照射は、Heイオンの単独照射と比較して、タングステン中のD保持をわずかに増加させる。単一の重イオン損傷タングステンと同様に、固定Heフルエンスにおいて、重イオン照射損傷が0.2 dpaを超えるとD保持の飽和が観察される。