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Impacts of carbon impurities in hydrogen plasmas on tungsten blistering

Y. Ueda, T. Shimada, M. Nishikawa2004年被引用 50Nuclear FusionIF 3出版社

In order to study the effect of carbon impurities in plasmas on tungsten first walls, a hydrogen–carbon mixed ion beam was irradiated on tungsten. It was found that a very small amount of carbon (∼0.3% or more) significantly enhanced blister formation. Small blisters appeared in a fluence of ∼1023 H m−2 and their number increased in the 1024 H m−2 range. Then, the size of the blisters increased towards the 1025 H m−2 range. According to XPS analysis, all the tungsten atoms near the top surface were combined with carbon atoms to form a tungsten carbide layer in the cases where significant blisters were observed. This layer prevented the implanted H from leaving the tungsten. As a result, it caused enhanced diffusion into the bulk, leading to blister formation.

日本語訳

プラズマ中の炭素不純物がタングステン第一壁に及ぼす影響を調べるために、水素-炭素混合イオンビームをタングステンに照射した。極めて少量の炭素(∼0.3%以上)がブリスター形成を著しく促進することが見出された。小さなブリスターは∼10^23 H m^-2のフルエンスで現れ、その数は10^24 H m^-2の範囲で増加した。その後、ブリスターのサイズは10^25 H m^-2の範囲に向かって増大した。XPS分析によると、顕著なブリスターが観察された場合、最表面近傍のすべてのタングステン原子は炭素原子と結合し、炭化タングステン層を形成していた。この層は注入された水素がタングステンから放出されるのを防いだ。その結果、バルク内部への拡散が促進され、ブリスター形成につながった。

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TungstenImpurityHydrogen plasma
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