The effect of the primary knock-on atom (PKA) spectrum in radiation damage and the subsequent defect structure formation and their impact in deuterium (D) trapping has been investigated using computer simulations and surrogate ion irradiation experiments. The neutron spectrum for an 'ITER-like' divertor shape and parameters has been generated using ATTILA and SPECTER codes to identify the relevant PKA energies. It has been observed that 10 MeV boron (B) produces a PKA spectrum similar to that obtained from a reactor-like neutron spectrum. Experiments have been carried out with ions of gold (Au), B, helium (He) and D with energies ranging from 0.1 MeV–80 MeV for a fluence range of ions m−2– ions m−2, and distinctly different PKA spectra have been produced. While 80 MeV Au ions produced dense and small clusters of interstitial defects (<10 nm), B produced large dislocation loops up to 60 nm in size. At room temperature, the imprint of the cascade is well captured by the vacancies due to their low mobility, and the vacancy defects observed in Au and B irradiation showed significant differences. Molecular dynamics simulations show that at PKA energies exceeding 150 keV, the fragmentation of the cascades takes place, which tends to limit the size of individual defects in the case of 80 MeV Au irradiation. A mechanism based on the competitive capture of mobile interstitials has been proposed to explain the observed large dislocation loops as well as dislocation lines in different irradiation experiments.
一次ノックオン原子（PKA）スペクトルが放射線損傷とその後の欠陥構造形成に及ぼす影響、および重水素（D）捕捉におけるそれらの影響を、コンピュータシミュレーションと代替イオン照射実験を用いて調査した。'ITER類似'ダイバータ形状とパラメータに対する中性子スペクトルは、関連するPKAエネルギーを特定するためにATTILAおよびSPECTERコードを用いて生成された。10 MeVのホウ素（B）は、原子炉様中性子スペクトルから得られるものと同様のPKAスペクトルを生成することが観察された。金（Au）、B、ヘリウム（He）、Dのイオンを用いて、0.1 MeV〜80 MeVのエネルギー範囲、イオンm⁻²〜イオンm⁻²のフルエンス範囲で実験が行われ、明らかに異なるPKAスペクトルが生成された。80 MeVのAuイオンは高密度で小さな格子間欠陥クラスター（10 nm未満）を生成したのに対し、Bは最大60 nmの大きな転位ループを生成した。室温では、カスケードの痕跡は低移動度のため空孔によってよく捉えられ、AuおよびB照射で観察された空孔欠陥は有意な差異を示した。分子動力学シミュレーションにより、PKAエネルギーが150 keVを超えるとカスケードの断片化が起こり、80 MeV Au照射の場合には個々の欠陥のサイズが制限される傾向があることが示された。移動性の高い格子間原子の競合的捕獲に基づくメカニズムが、異なる照射実験で観察された大きな転位ループおよび転位線の両方を説明するために提案されている。