In view of the construction of ITER, it is essential to confirm that the retention of tritium by the large interior surface area of stainless steel will not become an issue for safety or operating inventory reasons. Retention of deuterium in ITER-grade austenitic stainless steel samples was studied during t = 24 h exposures to pure gaseous deuterium at p = 0.01 mbar and 0.1 mbar and T = 100 °C, 250 °C and 400 °C, respectively. The required high sensitivity for distinguishing hydrogen isotopes involved in the process (H2, HD and D2) was gained after suppression of the native hydrogen concentration by a thermal treatment at T = 400 °C for t = 200 h. The quantity of retained deuterium was determined by measuring the absolute pressure change during the deuterium exposure and subsequent mass spectrometry revealing an intense isotope exchange reaction. The retained amount of 2.6 × 1016 D cm−2 was the highest at T = 400 °C and p = 0.1 mbar and noticeably less at lower deuterium pressure and temperature. Our results, when compared with similar tritium exposures, do not exceed the limits set in the generic safety analysis for the ITER. They manifest that an extremely high sensitivity for deuterium absorption and release can be gained with a precise pressure measuring technique, otherwise attributed exclusively to tritium scintillation methods.
ITERの建設において、ステンレス鋼の大きな表面積によるトリチウムの保持が安全上または運転上のインベントリ上の問題とならないことを確認することは不可欠である。ITERグレードのオーステナイト系ステンレス鋼試料における重水素の保持を、t = 24時間の暴露期間中、純重水素ガスを用いてp = 0.01 mbarおよび0.1 mbarの圧力、T = 100°C、250°C、400°Cの温度条件下で研究した。水素同位体（H2、HD、D2）を識別するために必要な高感度は、T = 400°Cでt = 200時間の熱処理による天然水素濃度の低減後に達成された。保持された重水素量は、重水素暴露中の絶対圧力変化の測定と、その後の質量分析による同位体交換の検出によって決定された。保持量はT = 400°C、p = 0.1 mbarで最大となり、2.6 × 10¹⁶ D cm⁻²に達したが、より低い重水素圧力および温度では有意に減少した。同様のトリチウム暴露実験との比較により、本結果はITERの一般的な安全解析で設定された限界値を超えないことが示された。これらの結果は、高精度の圧力測定技術が、従来トリチウムのシンチレーション計数法にのみ帰属されていた超高感度の吸収・放出測定を、重水素を用いても達成できることを実証している。