Tungsten is a candidate material for the divertor of fusion reactors, where it will be subject to a high flux of particles coming from the fusion plasma as well as a significant heat load. Under helium plasma exposure in fusion-reactor-like conditions, a nanostructured morphology is known to form on the tungsten surface in certain temperature and incident energy ranges, although the formation mechanism is not fully established. A recent experimental study (Yajima et al 2013 Plasma Sci. Technol. 15 282–6) using neon or argon exposure did not produce similar nanostructure. This article presents molecular dynamics simulations of neon implantation in tungsten aimed at investigating the surface evolution and elucidating the role of noble gas mass in fuzz formation. In contrast to helium, neon impacts can sputter both tungsten and previously implanted neon atoms. The shorter range of neon ions, along with sputtering, limit the formation of large bubbles and likely prevents nanostructure formation.
タングステンは核融合炉のダイバータの候補材料であり、核融合プラズマ由来の高フラックスの粒子および大きな熱負荷にさらされることになる。核融合炉類似条件でのヘリウムプラズマ曝露下では、特定の温度および入射エネルギー範囲において、タングステン表面にナノ構造形態が形成されることが知られているが、その形成機構は完全には確立されていない。ネオンまたはアルゴン曝露を用いた最近の実験研究（Yajima et al 2013 Plasma Sci. Technol. 15 282–6）では、同様のナノ構造は生成されなかった。本稿は、表面の進展を調査し、フズ形成における希ガス質量の役割を解明することを目的とした、タングステンへのネオン注入の分子動力学シミュレーションを提示する。ヘリウムとは対照的に、ネオン衝撃はタングステンと事前に注入されたネオン原子の両方をスパッタリングし得る。ネオンイオンのより短い飛程は、スパッタリングとともに、大きなバブルの形成を制限し、おそらくナノ構造形成を防ぐ。