Tungsten has demonstrated a competitive figure of merit in its application to plasma-facing components (PFCs) of fusion reactors. During service, the material is exposed to high temperatures and high-level displacement damage. A common interest is fostered in the nuclear materials community to address the issue of defect evolution at operating temperatures, and how they recover throughout service. During maintenance, the application of in situ thermal repair technologies is tempting, featuring attractive efficiency in defect removal via an optimal selection of post-irradiation annealing (PIA) parameters. In previous studies, we examined the role of PIA temperature, PIA duration, and initial defect concentration on defect evolution, and redefined the damage recovery stages for tungsten, but this was done from a room-temperature heavy-ion irradiation perspective; see Wang et al (2023 J. Nucl. Mater.581 154454), Wang et al (2024 Acta Mater.273 119942). In this study, the scope is expanded to displacement damage saturation induced by heavy-ions at high temperatures, relevant to the service conditions of tungsten-based PFCs. The damage microstructure evolution in response to varied irradiation temperatures (TIrr) and PIA temperatures (TPIA) was assessed via transmission electron microscopy and Doppler broadening positron annihilation spectroscopy. Irradiation hardening was evaluated via nano-indentation. A scientific framework is proposed to guide thermal healing of displacement damage in tungsten via PIA treatment. It was ineffective when TPIA ⩽ TIrr. An adverse effect of PIA-induced secondary hardening occurred when TPIA (stage III) > TIrr (stage III). The optimal PIA scheme was confirmed when TPIA (stage IV) > TIrr (stages III–IV), eluding PIA-induced secondary hardening and minimizing PIA-enhanced recrystallization.
タングステンは、核融合炉のプラズマ対向機器（PFC）への応用において、競争力のある性能指数を示してきた。使用中、材料は高温および高レベルのはじき出し損傷に曝される。核材料コミュニティでは、運転温度での欠陥進化、およびそれらが使用中にどのように回復するかという問題に取り組むことが共通の関心を集めている。保守中には、その場熱修復技術の適用が魅力的であり、照射後焼鈍（PIA）パラメータの最適選択による欠陥除去における魅力的な効率を特徴とする。これまでの研究では、我々はPIA温度、PIA時間、および初期欠陥濃度が欠陥進化に及ぼす役割を検討し、タングステンの損傷回復ステージを再定義したが、これは室温での重イオン照射の観点から行われた；Wangら (2023 J. Nucl. Mater.581 154454)、Wangら (2024 Acta Mater.273 119942) を参照されたい。本研究では、タングステン系PFCの使用条件に関連する、高温での重イオンによって誘起されるはじき出し損傷の飽和へと対象を拡張する。様々な照射温度（TIrr）およびPIA温度（TPIA）に応じた損傷微細組織の進化を、透過型電子顕微鏡およびドップラー広がり陽電子消滅分光法により評価した。照射硬化はナノインデンテーションにより評価した。PIA処理によるタングステン中のはじき出し損傷の熱的治癒を導くための科学的枠組みを提案する。それはTPIA ⩽ TIrrの場合、効果がなかった。PIA誘起二次硬化の悪影響は、TPIA（ステージIII）> TIrr（ステージIII）の場合に生じた。最適なPIAスキームは、TPIA（ステージIV）> TIrr（ステージIII–IV）の場合に確認され、PIA誘起二次硬化を回避し、PIA促進再結晶を最小限に抑えた。