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He cluster dynamics in fusion related plasma facing materials

S.I. Krasheninnikov, R.D. Smirnov2015年被引用 21Nuclear FusionIF 3出版社

The theoretical model describing spatiotemporal dynamics of He clusters in tungsten, which takes into account He trap generation associated with the growth of He clusters, is presented. This model is characterized by only one fitting dimensionless parameter γ, which describes the number of new He traps generated per one He atom absorbed in existing traps. Application of this model to the formation of the layer of nano-bubbles underneath of the surface of thick He irradiated sample before surface morphology starts to change gives a very good agreement with all available experimental data: (i) surface modification starts to be visible when He ion fluence exceeds the critical value ∼2 − 3 × 1020cm−2, which does not depend on the magnitude of He ion flux to the surface; (ii) the thickness of the layer ∼30 nm; (iii) the characteristic size of nano-bubbles in the layer is ∼2 nm and remains the same within the whole layer. All these parameters were fitted simultaneously with a reasonable value γ ∼ 10−3.

日本語訳

タングステン中のHeクラスターの時空間ダイナミクスを記述する理論モデルであって、Heクラスターの成長に伴うHeトラップ生成を考慮したものが提示される。このモデルは、既存のトラップに吸収されたHe原子1個あたりに生成される新しいHeトラップの数を記述する、ただ1つのフィッティング無次元パラメータγによって特徴づけられる。表面モルフォロジーが変化し始める前に、厚いHe照射試料の表面直下にナノバブルの層が形成されることへのこのモデルの適用は、利用可能なすべての実験データと非常によく一致する:(i) 表面改質は、Heイオンフルエンスが臨界値∼2 − 3 × 10^20 cm^-2を超えると見え始めるが、この値は表面へのHeイオンフラックスの大きさに依存しない;(ii) 層の厚さは∼30 nm;(iii) 層内のナノバブルの特徴的サイズは∼2 nmであり、層全体にわたって同じままである。これらすべてのパラメータは、妥当な値γ ∼ 10^-3を用いて同時にフィッティングされた。

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Plasma-facing component
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