题目：惰性气体预辐照对钨中氘行为的影响

 

钨（W）由于其高熔点、低溅射率和高热导率等优点被选为未来聚变堆偏滤器部位的面对等离子体材料(PFM)。在聚变反应环境下，氘（D）滞留起泡行为是W-PFM面临的主要问题之一，且该行为与偏滤器中的惰性气体环境密切相关。因此，研究惰性气体对W中D行为的影响规律对评估W-PFM的服役情况具有重要意义。

本论文选取He、Ne、Ar三种惰性气体利用离子注入手段对再结晶W材料进行预辐照实验，预辐照注入参数基于SRIM模拟结果进行选择，以使得材料在预辐照过程中产生相同程度的损伤，随后利用直线等离子体发生装置Pilot-PSI模拟偏滤器工况下低能（38 eV）大束流（1024D/m2s）的D辐照环境，对惰性气体预辐照的W样品（Noble gas-W）进行D等离子体辐照实验，从而研究不同惰性气体预辐照对W中D行为的影响。

利用正电子淹没多普展宽谱(PA-DBS)对惰性气体预辐照W样品近表面缺陷分布情况的分析发现，Ne-W、Ar-W样品的S参数基本相同，而He-W样品的S参数较低，这可能He-空位团簇的大量形成有关。经D等离子体辐照后样品的热脱附（TDS）结果表明，随着惰性气体原子序数的增加，W中D的滞留量显著增加，这与预辐照过程中所引入的大尺寸空位团簇缺陷比例增高有关。对样品表面形貌的观察发现，经不同惰性气体预辐照后的W样品，在后续D辐照过程中的表面起泡行为有明显的差异：He-W表面没有明显起泡现象，Ne-W表面气泡尺寸较小，Ar-W表面气泡气泡尺寸较大。该结果表明，惰性气体预辐照产生相同程度损伤的情况下（～0.33dpa），He预辐照能抑制W表面D气泡形成，Ne预辐照能有效抑制气泡的长大，Ar预辐照则会促进气泡长大。

本论文的研究结果为抑制D等离子体辐照作用下钨表面的起泡行为提供了重要的实验参考。