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Suppression of hydrogen-induced blistering of tungsten by pre-irradiation at low temperature

L. Gao, U. von Toussaint, W. Jacob, M. Balden, A. Manhard2014年被引用 31Nuclear FusionIF 3出版社

Blistering of tungsten (W) surfaces due to deuterium (D) implantation was investigated by a sequence of exposures at two different temperatures—230 and 450 K—and by the reversed sequence. A single exposure at 230 K leads to a high areal density of small dome-shaped blisters (up to 3 µm in diameter) together with much smaller flat-topped structures, while a single 450-K exposure produces large dome-shaped blisters up to 40 µm in diameter without the flat-topped structures. Most of the small dome-shaped blisters from 230 K exposure disappeared after annealing at 450 K for 17 h, but survived and even grew in size if the surface was exposed to D plasma during annealing. Sequential exposure at the two temperatures reveals a non-commutative behaviour: after a first exposure at 450 K the second exposure at 230 K leads to superposition of the observed blister structures without changing the large blisters from the first exposure. By contrast, a first exposure at 230 K almost completely suppresses the formation of large blisters during a second exposure at 450 K. Obviously, the presence of the small blisters strongly influences the penetration of D into the W bulk.

日本語訳

タングステン(W)表面における重水素(D)注入によるブリスター形成を、230 Kと450 Kの2つの異なる温度での一連の曝露と、その逆順の曝露によって調査した。230 Kでの単一曝露では、直径最大3 µmの小さなドーム状ブリスターが高い面密度で形成され、それに伴ってはるかに小さな平頭構造も形成される一方、450 Kでの単一曝露では、平頭構造を伴わずに直径最大40 µmの大きなドーム状ブリスターが形成される。230 K曝露で形成された小さなドーム状ブリスターの大部分は、450 Kで17時間のアニーリング後に消滅したが、アニーリング中に表面がDプラズマに曝露された場合には、ブリスターは生き残り、さらにサイズが成長した。2つの温度での逐次曝露は非可換な挙動を示す:450 Kでの最初の曝露後、230 Kでの2回目の曝露は、最初の曝露で形成された大きなブリスターを変化させることなく、観察されるブリスター構造の重ね合わせをもたらす。対照的に、230 Kでの最初の曝露は、450 Kでの2回目の曝露中における大きなブリスターの形成をほぼ完全に抑制する。明らかに、小さなブリスターの存在は、WバルクへのDの浸透に強く影響を与える。

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