Deuterium trapping in tungsten deposition layers formed by deuterium plasma sputtering

Alimov, V.Kh.; Roth, J.; Shu, W. M.; Комаров, Д. А.; Isobe, K.; Yamanishi, Toshihiko

doi:10.1016/j.jnucmat.2010.01.024

Cited by 37 publications

(6 citation statements)

References 16 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…However, since the same trend was not noticed for the rest of the layers this is by no means a clear evidence of bias influence upon D retention. Furthermore, the high D retention values obtained in our study for W coatings are similar with the ones found in literature for W layers co-deposited at low temperatures (~300 K) with D using magnetron sputtering [30][31][32] and also with plasma spray W coatings exposed to low energy D plasma [33]. However, the retention levels are higher compared to studies performed on W coatings and polycrystalline W foils exposed to D ions at low fluences, where typical D/W ratio is lower than 0.01.…”

Section: Deuterium Desorption Characteristicssupporting

confidence: 91%

Structure, morphology and deuterium retention and release properties of pure and mixed Be and W layers

Dincă

Butoi

Poroşnicu

et al. 2020

J. Phys. D: Appl. Phys.

View full text Add to dashboard Cite

Deuterium retention and release behavior were investigated in this study, for beryllium, tungsten and mixed beryllium/tungsten thin layers which are of concern for next-generation thermonuclear fusion devices like International Thermonuclear Experimental Reactor. The layers prepared with thermionic vacuum arc technology by using two different ion acceleration voltages 0 V and −700 V respectively were subsequently implanted by exposure to a steady-state deuterium plasma with ion energies of 240 eV/D for D 3 and 360 eV/D for D 2 at a specific fluency of 2.85 × 10 20 m −2 s. Morphology is strongly influenced by layer composition and by the ion acceleration voltage applied in-situ during layer deposition. Crystalline structure analysis shows the presence of a polycrystalline W metallic phase and also highlights a dependence between tungsten crystallite size and Be/W atomic ratio. The amount of deuterium in mixed layers is lower than in pure beryllium layers indicating that W is mitigating D binding states. Results extrapolated for a 'cold chamber and divertor scenario' indicate a limited desorption efficiency (~20%), if the wall baking scenario, for tritium removal procedure in ITER, is to be applied to the investigated layers.

show abstract

Section: Deuterium Desorption Characteristicssupporting

confidence: 91%

Structure, morphology and deuterium retention and release properties of pure and mixed Be and W layers

Dincă

Butoi

Poroşnicu

et al. 2020

J. Phys. D: Appl. Phys.

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Because of the good temperature resolution, and the ability to perform depositions and TDS analyses quickly (up to four analyses per day), it was possible to obtain the most detailed (25 K resolution) temperature dependence of deuterium content in W films in the widest temperature range (from near room temperature up to 800 K) ever measured. This gave the opportunity to observe the step-like shape of the curve, which was previously unseen [31,32]. The new experimental data allowed us to verify a newly developed theoretical model [33] proposed for co-deposition process.…”

Section: Tds From Co-deposited Films With High Melting Temperaturementioning

confidence: 71%

A setup for study of co-deposited films

et al. 2020

View full text Add to dashboard Cite

A setup for investigation of thermal desorption spectra of gases accumulated in thin films deposited by plasma sputtering of solid targets is described. Deposition and thermal desorption spectroscopy (TDS) are performed in two different vacuum chambers separated by a gate valve with the sample transferred between the chambers in-vacuo. The temperature of the substrate for deposited films can be varied in the range of 300-800 K; and the deposition rate is controlled by a quartz microbalance. Thermal desorption of co-deposited gases is analyzed by a quadrupole mass spectrometer. Sputtering rate and evaporation of the film during TDS are measured by quartz microbalances. Three experiments are described 1) trapping of deuterium by the growing chemically active Li film with subsequent decomposition and evaporation of the film, 2) temperature dependent deuterium trapping in the growing W film resulting in trapping with several binding energies, and 3) chemical interaction of D-Li layer with water vapor leading to isotopic H-D exchange and chemical transformation of the deposited film.

show abstract

“…Как было установлено в эксперименте, скорость осаждения зависит от угла β: чем больше β, тем больше скорость осаждения. Поэтому представляется возможным изменять скорость осаждения без изменения отношения D/C или D/W в потоке плазмы в отличие от выполненных ранее работ по имитации стационарных процессов ИТЭР, например [3,4]. Модуль разработанной диагностики для измерения скорости осаждения был закреплён в том же месте, что и коллекторы, в этом случае β = 90º (см.…”

Section: исследование продуктов эрозии осаждённых в условиях импульсunclassified

“…Данный факт объясняется тем, что количество осаждённого материала (число атомов) в экспериментах с графитовой мишенью как минимум на порядок выше, чем для экспериментов с вольфрамовой мишенью. Относительные концентрации изотопов водорода такого же уровня наблюдались в экспериментах на установках SCFD и Tore Supra (для С-D-и С-Нплёнок [5]), а также в магнетронных экспериментах (для W [3,4] и смешанных C-W-D-плёнок [16,17]).…”

Section: материалunclassified

“…Предполагается, что осаждённые таким образом плёнки будут содержать значительное количество захваченного трития и являться основным источником его накопления в вакуумной камере ИТЭР[1,2]. Большая часть существующих экспериментальных данных о свойствах продуктов эрозии относится к случаю стационарных процессов, при которых скорость осаждения мала (менее 10 18 ат./(см 2 •с))[3][4][5].…”

unclassified

See 1 more Smart Citation

Erosion Products of Plasma Facing Materials Formed Under Iter-Like Transient Loads and Deuterium Retention in Them

Putriк¹,

Klimov²,

Gasparyan³

et al. 2014

PAST-TF

View full text Add to dashboard Cite

Эрозия обращённых к плазме материалов во время импульсных переходных процессов является одной из проблем реакторатокамака ИТЭР. Существующих экспериментальных данных недостаточно для того, чтобы предсказать свойства продуктов эрозии, значительная часть которых будет образовываться во время импульсных переходных процессов (ЭЛМ-события и срывы). В работе представлены результаты экспериментального исследования продуктов эрозии графита и вольфрама, осаждённых в условиях импульсных плазменных процессов на КСПУ-Т: тепловая нагрузка на мишень 2,6 МДж/м 2 , длительность воздействия плазмы 0,5 мс. Разработанная диагностика для измерения скорости осаждения позволила определить, что осаждение эродированного материала происходит во время разряда, диапазон изменения скорости осаждения продуктов лежит в интервале (0,1-100)10 19 ат./(с•см 2), что существенно выше скорости осаждения при стационарных процессах. Обнаружено, что относительные атомные концентрации дейтерия D/C и D/(W + C) в продуктах эрозии, осаждённых в условиях импульсных процессов на КСПУ-Т, находятся на том же уровне, что и в случае стационарных процессов. Установлено, что при облучении продуктов эрозии излучением, параметры которого характерны для ослабленного срыва ИТЭР (длительность 0,5-1 мс, интегральная плотность энергии излучения Q = 0,1-0,5 МДж/м 2), происходит существенное уменьшение концентрации захваченного в них дейтерия. Ключевые слова: ИТЭР, продукты эрозии, захват изотопов водорода, скорость осаждения, воздействие излучения.

show abstract

Deuterium trapping in tungsten deposition layers formed by deuterium plasma sputtering

Cited by 37 publications

References 16 publications

Structure, morphology and deuterium retention and release properties of pure and mixed Be and W layers

Structure, morphology and deuterium retention and release properties of pure and mixed Be and W layers

A setup for study of co-deposited films

Erosion Products of Plasma Facing Materials Formed Under Iter-Like Transient Loads and Deuterium Retention in Them

Contact Info

Product

Resources

About