The effect of different damage depth on blistering and deuterium (D) retention has been investigated in heavy-ion-damaged tungsten (W) with exposure to D plasma (40 eV, 1 × 1022 ions m−2 s−1) at 550 K. Different damage depths are realized via copper (Cu) ion irradiation with energies of 1, 3, and 6 MeV on W samples with the same calculated peak damage level of 0.5 dpa. The plasma-induced blister density reduces with increasing damage depth, which is explained based on the recently proposed dislocation nucleation mechanism of blistering. Comparison of D retention measured by nuclear reaction analysis (NRA) and thermal desorption spectroscopy (TDS) reveals that retention at depths larger than 7.4 μm—which is far beyond the ion damage depth—increases with damage depth. Such a phenomenon indicates a gradual increase of diffusion flux inside the damaged sample with the increasing damage depth. It is suggested that it originates from the observed difference in blister density. Besides the widely acknowledged enhanced D retention due to ion damage, this work shows a strong impact of the damage depth on blistering such as the blister density, and by which the D diffusion flux inside W and total D retention are further affected.
異なる損傷深さが重水素（D）プラズマ（40 eV、1 × 10²² ions m⁻² s⁻¹）に550 Kで曝露した重イオン損傷タングステン（W）におけるブリスター形成および重水素保持に及ぼす影響を調査した。異なる損傷深さは、同じ計算損傷ピークレベル0.5 dpaを有するW試料に対して、1、3、および6 MeVのエネルギーで銅（Cu）イオン照射を行うことにより実現した。プラズマ誘起ブリスター密度は損傷深さの増加とともに減少し、これは最近提案されたブリスター形成の転位核形成メカニズムに基づいて説明される。核反応分析（NRA）および熱脱離分光法（TDS）による重水素保持の比較から、7.4 μmより深い深さにおける保持が損傷深さの増加とともに増加することが明らかになった。この現象は、損傷深さの増加に伴う損傷試料内部での拡散フラックスの漸進的な増加を示している。これは観察されたブリスター密度の差異に起因することが示唆される。イオン損傷による重水素保持の増強が広く認識されていることに加えて、本研究は、損傷深さがブリスター密度などのブリスター形成に強く影響し、それによりW内部の重水素拡散フラックスおよび総重水素保持がさらに影響を受けることを示している。