Surface blistering and deuterium (D) retention behaviors in pure tungsten (W) and 0.5 wt% ZrC-doped W alloy (WZC) exposed to D plasma have been investigated as a function of incident D fluence up to 2.6 × 1025 D m−2. Surface observations show that large-sized blisters (∼8–10 μm) and a few small blisters (<2 μm) are formed on the W samples. For WZC, the surface of the samples is covered by a high density of small blisters (<1 μm), and no blister larger than 2 μm is found. Cross section views show that the large-sized blisters originate from subsurface grain boundaries, and the small blisters originate from intra-granular cavities at depths much closer to the surface. The intra-granular blisters are preferentially formed on the grains with a normal direction close to [111] for both types of sample. The inter-granular blisters formed in pure W are significantly suppressed in WZC, and the fluence threshold for blister formation in WZC is lower than that in W. The D depth distributions indicate that the implanted D is mainly retained in the near-surface region of WZC and W. Besides, a higher and broader D peak is observed at a depth of between 0.1–0.25 μm in WZC, but the intensity and width of the D peak is lower and thinner in W. The desorption spectra of WZC shift to the lower temperature side as compared to W, and the total retained D amount in WZC and W is comparable in the fluence range of 2.8 × 1024–2.6 × 1025 D m−2.
純タングステン（W）および0.5 wt% ZrC添加W合金（WZC）を重水素（D）プラズマに曝露した際の表面ブリスター形成および重水素保持挙動を、入射Dフルエンスを最大2.6 × 10²⁵ D m⁻²まで変化させて調査した。表面観察の結果、W試料では大型ブリスター（約8–10 μm）と少数の小型ブリスター（<2 μm）が形成された。一方、WZCでは試料表面が高密度の小型ブリスター（<1 μm）で覆われ、2 μmを超えるブリスターは認められなかった。断面観察により、大型ブリスターは表面下の粒界に起因し、小型ブリスターは表面により近い深さの粒内キャビティに起因することが示された。粒内ブリスターは、両方の試料において[111]に近い法線方向を持つ粒上で優先的に形成された。純Wで形成された粒界ブリスターはWZCでは顕著に抑制され、WZCにおけるブリスター形成のフルエンス閾値はWよりも低かった。Dの深さ分布から、注入されたDはWZCおよびWの両方において主に表面近傍領域に保持されることが示された。さらに、WZCでは0.1–0.25 μmの深さにおいてより高く広いDピークが観察されたが、WではDピークの強度と幅はより低く狭かった。WZCの脱離スペクトルはWと比較して低温側にシフトし、2.8 × 10²⁴–2.6 × 10²⁵ D m⁻²のフルエンス範囲において、WZCとWの総D保持量は同等であった。