Radiation-induced deterioration of fission reactor materials is dominated by displacement damage. In fusion reactors, the influence of (n, α) produced helium upon material deterioration is regarded to be of equal importance because of the high nuclear reaction rate caused by the high-energy fusion neutrons. In this review, the mechanisms and the anticipated rates of helium generation in fusion materials are discussed; helium introduction techniques simulating fusion conditions are reviewed in some detail and the atomistic behaviour of helium in metals as well as the nucleation and growth of helium bubbles are briefly surveyed. These phenomena are the main cause for the influence of helium on macroscopic material properties such as tensile strength, creep and fatigue behaviour and swelling. Typical examples of experimental results of material deterioration and first attempts at their theoretical modelling are given in the main part of the review. It is shown that helium effects can be the determining factor for the lifetime of fusion reactor components, particularly at high temperatures. The review concludes with an outlook on future investigations of helium effects and a call for a systematic approach in the development of helium-resistant alloys.
核分裂炉材料の放射線誘起劣化は、はじき出し損傷によって支配される。核融合炉では、(n, α)反応によって生成されるヘリウムが材料劣化に及ぼす影響は、高エネルギー核融合中性子による高い核反応率のため、同等に重要であると考えられている。本レビューでは、核融合材料におけるヘリウム生成の機構と予測される生成率について論じる。核融合条件を模擬するヘリウム注入技術について詳細にレビューし、金属中のヘリウムの原子論的挙動、ならびにヘリウムバブルの核形成と成長について概説する。これらの現象は、引張強度、クリープおよび疲労挙動、スエリングなどの巨視的材料特性に対するヘリウムの影響の主因である。レビューの主要部分では、材料劣化に関する実験結果の代表例と、その理論的モデリングへの最初の試みを示す。ヘリウム効果は、特に高温条件下において、核融合炉構成部品の寿命を決定づける要因となり得ることが示される。最後に、ヘリウム効果に関する今後の研究の見通しと、耐ヘリウム合金開発における体系的なアプローチの必要性について述べる。