In order to investigate the effect of neon seeding on deuterium retention and surface modification of ITER-like forged tungsten with grains elongated perpendicular to the surface, pure and neon-seeded deuterium plasma exposures were performed in the linear plasma device PSI-2. The ion percentage of neon in the mixed plasma was around 10%. The sample temperature and deuterium ion fluence were kept at 450 K and 1 × 1026 m−2, respectively. The incident ion energy was 40 eV, just reaching the tungsten sputtering threshold for neon. Surface observations show that neon seeding leads to pronounced cracking and erosion of blister caps and a significant reduction of small blisters (<0.8 μm). This is possibly attributed to surface sputtering and the inhibitory effect of neon-induced defects on blister nucleation by hindering dislocation movements. On the other hand, neon seeding increases the total deuterium retention by ∼70% according to the thermal desorption spectroscopy (TDS) measurements. A low-temperature desorption peak (∼660 K) which should be mainly ascribed to deuterium de-trapping from dislocations is observed to be broadened and shifts towards higher temperature in the case of neon seeding, suggesting enhanced inward diffusion and trapping of deuterium. An additional deuterium release peak appears at a higher temperature (∼803 K), indicating the creation of new deuterium-traps induced by neon. A comparison of the results of nuclear reaction analysis and TDS reveals that neon seeding not only increases deuterium retention in the surface region (<7.2 μm) but also in the bulk (>7.2 μm). We ascribe the enhanced deuterium retention to the increased deuterium-traps in the top-surface induced by Ne irradiation and the vertical grain boundary configuration of the forged W promoting the inward diffusion of deuterium.
ITER類似の、表面に垂直に伸長した粒を有する鍛造タングステンにおける重水素保持と表面改質に対するネオンシーディングの効果を調査するために、純重水素およびネオンシーディング重水素プラズマ曝露を線形プラズマ装置PSI-2で実施した。混合プラズマ中のネオンのイオン割合は約10%であった。試料温度と重水素イオンフルエンスはそれぞれ450 Kおよび1 × 1026 m−2に保たれた。入射イオンエネルギーは40 eVであり、ネオンに対するタングステンスパッタリング閾値にちょうど達していた。表面観察により、ネオンシーディングがブリスターのキャップの顕著な割れと浸食、および小さなブリスター（<0.8 μm）の大幅な減少を引き起こすことが示された。これはおそらく、表面スパッタリングと、転位の移動を妨げることによるブリスター核形成に対するネオン誘起欠陥の抑制効果に起因する。一方、熱脱離分光法（TDS）測定によると、ネオンシーディングは総重水素保持量を約70%増加させる。主に転位からの重水素のデトラッピングに帰属されるべき低温脱離ピーク（∼660 K）は、ネオンシーディングの場合にブロード化し、より高温側へシフトすることが観察され、重水素の内向き拡散と捕捉の促進を示唆している。追加の重水素放出ピークがより高温（∼803 K）に現れ、ネオンによって誘起された新しい重水素トラップの生成を示している。核反応分析とTDSの結果の比較により、ネオンシーディングが表面領域（<7.2 μm）だけでなくバルク（>7.2 μm）における重水素保持も増加させることが明らかになった。我々は、重水素保持の増加を、Ne照射によって誘起された最表面の重水素トラップの増加と、鍛造Wの垂直な粒界構造が重水素の内向き拡散を促進することに帰する。