Low deuterium retention in chemical vapor deposited tungsten with columnar grain structures under combined effects of displacement damage and helium seeding
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Abstract Controlling hydrogen isotope retention is a critical challenge for plasma-facing materials (PFMs) in fusion reactors. Chemical vapor deposited tungsten (CVD-W), featuring columnar grain structures, has attracted increasing attention as a candidate PFM. However, its surface blistering and deuterium (D) retention behavior under fusion-relevant, complex irradiation conditions remain insufficiently understood. In this work, CVD-W and ITER-like forged W both with grains elongated normal to the exposed surface were irradiated with pure D and mixed D + 5% He plasma, with and without prior W self-ion irradiation at damage levels of 0.2 and 2 dpa. Compared with ITER-like W, CVD-W exhibits substantially enhanced tolerance to D-induced surface blister formation and markedly reduced D retention under pure D plasma exposure. Regardless of displacement damage, He seeding, or their combination, CVD-W consistently retains less D than ITER-like W across all irradiation sequences studied. This persistently low D retention in CVD-W is primarily associated with its lower defect density (e.g. fewer grain boundaries) and a blister-resistant <001> surface texture that limits blister-related D trapping. Furthermore, displacement damage and He seeding effectively suppress surface blistering, but exert opposing individual effects on D retention in both materials. Their combined effect shows a clear dependence on D fluence and material microstructure. This work highlights the advantages of CVD-W in suppressing hydrogen isotope retention under complex irradiation environments and provides valuable insights for the selection and microstructural design of advanced PFMs with improved resistance to hydrogen-induced blistering and reduced retention.
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Le contrôle bibliographique ouvert
DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.
- Titre Crossref
- Low deuterium retention in chemical vapor deposited tungsten with columnar grain structures under combined effects of displacement damage and helium seeding
- Date Crossref
- 15/09/2026
- Éditeur
- IOP Publishing
- Type
- journal-article
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Où se fait cette recherche
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Beihang University pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Plasma Technology (United States) pays non établi dans la noticeEntreprise
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Chinese Academy of Sciences pays non établi dans la noticeOrganisme public
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China Spallation Neutron Source pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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Spallation Neutron Source pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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Fudan University pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Sichuan University pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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PSI Center for Nuclear Engineering and Sciences pays non établi dans la noticeInstitution
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Institute of Fusion Energy and Nuclear Waste Management—Plasma Physics (IFN-1) pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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