In ITER and future tokamaks, recrystallization has been identified as an important issue which may reduce the strength of tungsten plasma-facing component and deteriorate its thermal shock resistance. In this study, isothermal annealing of un-exposed and helium-exposed tungsten was performed to investigate the effect of helium plasma exposure on the recrystallization kinetics. Rolled tungsten samples with a helium plasma fluence of 1.4 × 1026 m−2 were annealed at temperatures ranging from 1273 K to 1973 K for 1 h. It was found that helium plasma exposure influence both the recrystallization stage (for 1423 K < T < 1573 K) and the grain growth stage (T > 1523 K). The results suggested that the retarding effect is caused by the impediment of high-angle grain boundaries migration by helium clusters and bubbles. Retarded recrystallization was observed at a depth up to a few micrometers beneath the surface. Present results demonstrate that helium plasma exposure plays an important role when qualifying the tungsten divertor performance under heat loading conditions.
ITERおよび将来のトカマクにおいて、再結晶化はタングステン製プラズマ対向部品の強度を低下させ、その熱衝撃耐性を劣化させる可能性がある重要な問題として認識されている。本研究では、ヘリウムプラズマ曝露が再結晶化速度論に及ぼす影響を調べるために、未曝露およびヘリウム曝露タングステンの等温焼鈍を実施した。ヘリウムプラズマフルエンスが1.4 × 10^26 m−2である圧延タングステン試料を、1273 Kから1973 Kの範囲の温度で1時間焼鈍した。ヘリウムプラズマ曝露は、再結晶化段階（1423 K < T < 1573 K）と粒成長段階（T > 1523 K）の両方に影響を与えることが見出された。その結果は、遅延効果がヘリウムクラスターおよびバブルによる高角粒界移動の妨害によって引き起こされることを示唆した。遅延した再結晶化は、表面下数マイクロメートルの深さまで観察された。今回の結果は、熱負荷条件下でのタングステンダイバータ性能を評価する際に、ヘリウムプラズマ曝露が重要な役割を果たすことを実証している。