​Dans les tokamaks, les composants exposés au plasma doivent résister à une charge thermique importante (10 à 20 MW/m²) et à des flux énergétiques d'ions ou d'atomes (hydrogène, deutérium, tritium ou hélium) et de neutrons.

Bien que peu énergétique (< 100 eV), l'hélium peut pénétrer dans le composant le plus exposé au plasma de fusion, le divertor situé sur le « plancher » du tore et composé de tungstène. Il « s'implante » alors sous la surface où il forme des « nanobulles ». Ce phénomène peut altérer les propriétés mécaniques du divertor et augmenter sa capacité à accumuler le tritium radioactif produit par la réaction de fusion.

Afin de mieux connaître les mécanismes de croissance de ces nanobulles, des physiciens de l'IRFM et leurs partenaires ont réalisé la première expérience de suivi de l'implantation d'hélium dans du tungstène à l'ESRF(European Synchrotron Radiation Facility).

• L'échantillon de tungstène est monocristallin, de haute pureté et sans nanostructure de surface.
• Un canon à ions permet d'implanter des ions d'hélium de 400 eV ou 2 keV, respectivement en dessous et au-dessus du seuil de création de lacune dans le tungstène par l'hélium (~1000 eV).
• Après implantation, l'échantillon est recuit sous ultravide jusqu'à 1550°C afin de reproduire l'échauffement subi lors de transitoires du plasma.
• L'échantillon est caractérisé in situ et en temps réel pendant l'implantation, par diffusion centrale des rayons X en incidence rasante (Grazing Incidence Small Angle X-ray Scattering).

Cette expérience est complétée par des clichés de microscopie électronique en transmission donnant une information très locale (~0,1 µm² au lieu de plusieurs mm² par la technique de diffraction de rayons X).

Résultat : la forme des nanobulles n'est pas sphérique mais facettée (suivant deux orientations cristallographiques du tungstène). L'analyse des données au cours de l'implantation permet de déterminer la cinétique et les mécanismes de croissance des nanobulles d'hélium dans le tungstène.