近日，中科院合肥研究院等離子體所聚變堆材料及部件研究室在壁材料的等離子體輻照效應研究方面取得新進展，相關成果發表在Nuclear Fusion期刊上（1,2）。

　　在聚變堆邊界等離子體與材料的相互作用下，氘氚會進入材料表面，滲透穿過第一壁進入到內部的冷卻劑，增加反應堆的燃料成本以及安全風險。與此同時，氘氚聚變反應產生的氦也會直接轟擊材料表面，影響氘氚在材料中的滲透滯留行為。

　　當前研究針對聚變堆候選壁材料和結構材料，聚焦氦等離子體輻照效應，探究了低能氦等離子體輻照損傷對材料中氫同位素滲透的影響機理。實驗發現低能氦等離子體輻照會誘導材料表面形成凸出狀納米結構，氘滲透量隨著氦輻照劑量的增大逐漸降低。結合理論計算，可判斷表面形貌演變和近表面氦泡層對材料的氫同位素滲透量有雙重降低作用：表面起伏形貌增加了入射離子的反射通量，減少了植入通量；而近表層聚集的氦泡則大大減少了表層氫同位素原子向內擴散的輸運通道，進一步降低了氫同位素的穩態滲透量。

　　以上成果建立在早前壁材料和結構材料的氫同位素滲透研究基礎上（3,4），實現了氦注入劑量影響的定量分析，可為聚變堆第一壁的氚滲透量評估提供重要參考。上述工作受到了國家磁約束核聚變能發展研究專項、國家自然科學基金、中科院青年創新促進會以及中科院合肥研究院等離子體所基金等項目的資助。

　　[1] L. Wang et al., Nucl. Fusion 62 (2022) 086006.

　　論文鏈接：https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1741-4326/ac62f8

　　[2] X.C. Li et al., Nucl. Fusion 62 (2022) 064001.

　　論文鏈接：https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1741-4326/ac4716

　　[3] H.S. Zhou et al., Nucl. Fusion 58 (2018) 056017.

　　論文鏈接：https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1741-4326/aab37e

　　[4] H.S. Zhou et al., Nucl. Fusion 59 (2019) 014003.

　　論文鏈接：https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1741-4326/aaefd0

圖1 （a）瞬態滲透曲線（b）穩態滲透量

圖2 三種輻照劑量的樣品表面形貌