Carbon based substrates were exposed to the PISCES-A high flux deuterium plasma, i.e. pyrolytic graphite, a carbon fibre material, the same material coated with a layer of SiC, and a graphite composite containing 30% SiC. The sides of the samples facing the plasma were again analysed after 1½ years of storage. In both analyses, the same amount of retained deuterium was detected, except for the carbon fibre, for which a drop in the front surface concentration of about 35-40% was found. The bulk of the samples was investigated. To analyse the inner parts of the exposed materials, the samples were cleaved; before cleaving, they were covered on all sides by a layer of lacquer to avoid contamination of the new surfaces by deuterium (dust) from the outside of the samples. For carbon fibre, it was found that deuterium had penetrated several millimetres into the material; this is much deeper than what had been expected from previous analyses. In the pyrolytic graphite sample, deuterium penetrated to about 1 mm depth, but the profile was much steeper than that for carbon fibre. For carbon fibre covered by SiC (∼ 1 μm layer), no deuterium was found inside the sample, indicating that the SiC layer was impermeable for deuterium. Also the graphite composite sample contained no deuterium.
炭素系基材をPISCES高フラックス重水素プラズマに曝露した。すなわち、熱分解グラファイト、炭素繊維材料、当該材料にSiC層を被覆したもの、および30%SiCを含むグラファイト複合材料である。試料のプラズマに面した側を、1年半の保存期間後に再度分析した。両分析において、炭素繊維材料を除き、同量の重水素保持が検出された。炭素繊維材料では、表面濃度が約35〜40%低下していることが判明した。試料のバルク部分を調査した。曝露材料の内部を分析するため、試料を劈開した。劈開前に、試料外部からの重水素(ダスト)による新たな表面の汚染を防ぐため、試料の全側面をラッカー層で被覆した。炭素繊維材料では、重水素が材料内部へ数ミリメートル浸透していることが判明した。これは、従来の分析から予想された深さよりもはるかに深い。熱分解グラファイト試料では、重水素は約1mmの深さまで浸透したが、その濃度プロファイルは炭素繊維材料の場合よりもはるかに急峻であった。SiC層(約1μm)で被覆された炭素繊維材料では、試料内部に重水素は検出されず、SiC層が重水素に対して不透過性であることを示している。また、グラファイト複合材料にも重水素は含まれていなかった。