Low-energy-plasma-driven deuterium permeation through tungsten at 300 K and 450 K has been investigated. Microstructural analysis by scanning electron microscopy, assisted by focused ion beam, revealed sub-surface damage evolution only at 300 K. This damage evolution was correlated with a significant evolution of the deuterium amount retained below the plasma-exposed surface. Although both of these phenomena were observed for 300 K exposure temperature only, the deuterium permeation flux at both exposure temperatures was indistinguishable within the experimental uncertainty. The permeation flux was used to estimate the maximum ratio of solute-deuterium to tungsten atoms during deuterium-plasma exposure at both temperatures and thus in the presence and absence of damage evolution. Diffusion-trapping simulations revealed the proximity of damage evolution to the implantation surface as the reason for an only insignificant decrease of the permeation flux.
低エネルギー・プラズマ駆動によるタングステン中の重水素透過を300 Kおよび450 Kで調査した。集束イオンビームを併用した走査型電子顕微鏡による微細組織解析により、300 Kでのみサブサーフェス損傷の進展が明らかになった。この損傷進展は、プラズマ曝露表面の下方に保持された重水素量の有意な変化と相関していた。これらの現象はどちらも300 Kの曝露温度でのみ観察されたが、両曝露温度における重水素透過フラックスは実験誤差の範囲内で区別できなかった。透過フラックスを用いて、両温度での重水素プラズマ曝露中、すなわち損傷進展の有無にかかわらず、溶質重水素とタングステン原子の最大比を推定した。拡散トラッピングシミュレーションにより、損傷進展が注入表面に近接していることが、透過フラックスのわずかな減少のみにとどまった理由であることが明らかになった。