Helium irradiation on tungsten changes the surface morphology dramatically by forming a nanometre-sized fibreform structure which could bring about serious problems for fusion reactors. From the experimental results in liner divertor simulators, it is revealed that the incident ion energy and surface temperature are key parameters for the formation of the structure. It is shown that the tungsten nanostructure is easily formed when the temperature is in the range 1000–2000 K, and the incident ion energy is higher than 20 eV. Furthermore, on the basis of the helium irradiation experiments performed in the divertor simulator NAGDIS-I, the initial formation process of the nanostructure is revealed. It is shown that the nanostructure formation is related to pinholes appearing on the bulk part of the material, and then, the rough structure develops to a much finer nanostructure. The nanostructure was also observed on the molybdenum surface that was exposed to the helium plasma. It increases interest in the possibility that nanostructure formation by helium irradiation is a common phenomenon that occurs on various metals.
ヘリウム照射によるタングステンの表面形態は、ナノメートルサイズの繊維状構造を形成することで劇的に変化し、これは核融合炉にとって深刻な問題を引き起こす可能性がある。リニアダイバータ模擬装置での実験結果から、この構造の形成には入射イオンエネルギーと表面温度が重要なパラメータであることが明らかになった。温度が1000～2000 Kの範囲にあり、入射イオンエネルギーが20 eVより高い場合に、タングステンのナノ構造が容易に形成されることが示された。さらに、ダイバータ模擬装置NAGDIS-Iを用いたヘリウム照射実験に基づき、ナノ構造の初期形成過程が明らかにされた。ナノ構造の形成は、材料のバルク部分に現れるピンホールと関連しており、その後、粗い構造がより微細なナノ構造へと発展することが示された。このナノ構造は、ヘリウムプラズマに曝露されたモリブデン表面でも観察された。これにより、ヘリウム照射によるナノ構造形成が様々な金属で生じる一般的な現象である可能性への関心が高まっている。