Based on a He reaction rate model in W, we have analyzed the effect of fusion-relevant He+ flux on the evolution and surface bursting of He nano-bubbles in W. The concentrations of solute He atoms, trapped He atoms, and He nano-bubbles, and the radius of He nano-bubbles have been obtained as a function of depth, He+ dose, and He+ flux. He retentions in W are also calculated as the function of He+ dose and flux. Our modeling shows that the He+ flux varying from 5.0 × 1018 to 5.0 × 1024 m−2·s−1 significantly affects the concentration of solute He atoms diffusing in W and trapped He atoms, the evolution of He nano-bubbles, and He retention in W. Both the concentration and radius of He nano-bubbles in W show the dependence on He+ flux, and their surface bursting leads to an increase () in the W surface area, thus the growth of W nano-fuzz. When He+ flux increases 5.0 × 1018 to 5.0 × 1024m−2·s−1, the bursting rate of He nano-bubbles is greatly reduced, accompanied by an increase in . However, is less dependent on the fusion-relevant He+ flux varying from 9.0 × 1020 to 1.6 × 1022m−2·s−1, which is consistent with the measured W nano-fuzz growth by He/D2 plasmas.
タングステン中のHe反応速度モデルに基づき、核融合関連のHe+フラックスがW中のHeナノバブルの進化と表面バーストに及ぼす影響を解析した。W中の溶質He原子濃度、捕捉He原子濃度、Heナノバブルの半径は、深さ、He+線量、He+フラックスの関数として得られた。W中のHe保持量もHe+線量とHe+フラックスの関数として計算された。モデル計算により、5.0×10^18〜5.0×10^24 m^-2s^-1の範囲で変化するHe+フラックスは、W中を拡散する溶質He原子の濃度、捕捉He原子の濃度、Heナノバブルの進化、およびW中のHe保持量に顕著な影響を及ぼすことが示された。W中のHeナノバブルの濃度と半径はHe+フラックスに依存し、それらの表面バーストはW表面積の増加をもたらし、それによってWナノファズの成長が促進される。He+フラックスが5.0×10^18から5.0×10^24 m^-2s^-1へ増加すると、Heナノバブルのバースト率は大幅に減少し、それに伴ってW表面積の増加率も減少する。しかし、9.0×10^20〜1.6×10^22 m^-2s^-1の核融合関連He+フラックス範囲では、W表面積の増加率はHe+フラックスへの依存性が低く、これはHe/D2プラズマ照射によるWナノファズ成長の実験測定結果と一致している。