谁给聚变材料当考官:14 MeV 中子源与辐照数据库的全球账本
物理深度研究 · 通俗版 | 2026-09-13
先说为什么值得读这件事
聚变堆最难的地方,可能不是让等离子体烧起来。是证明"包着等离子体的那层壳能活下来"。
氘氚聚变一次放出 17.6 兆电子伏能量,其中 14.1 兆电子伏被一个中子带走。这个中子不带电,穿过磁场、穿过真空壁、一头扎进第一壁材料里,把原子从晶格点上撞飞。堆芯烧一年,第一壁材料每平方厘米要挨大约 10²² 个这样的中子,累计损伤按最常用的口径算是几十到上百个"每个原子平均被撞飞几次"。
更麻烦的是氦。14.1 兆电子伏的中子有足够能量把材料原子核打碎,产出氢和氦。氦不溶于金属,会在晶界上聚成气泡,让材料变脆。这个效应在裂变堆里几乎没有。
于是问题来了:造堆之前得先知道"哪种材料能扛多久"。要知道这个,你得先有台机器,能造出跟聚变堆里一模一样的中子,再把材料放进去烤十年。这台机器,全世界到现在还没有一台建成的。
这篇文章盘的就是这台机器的账:它需要什么样的中子、材料损伤怎么换算成数字、数据库里到底存了什么、全球几台中子源各走到哪一步、以及中国的棋子摆在哪儿。所有引用的论文、作者、机构、卷期都逐条核实过,文末附清单。
一、14 MeV 中子到底难缠在哪
先看两组数。
第一组,能谱。裂变堆里中子的平均能量不到 2 兆电子伏,聚变堆第一壁是 14.1 兆电子伏单能中子。差七倍,但在材料里做的事完全不是一回事。
第二组,产氦率。同样砸出一次"原子被撞飞"(这个单位叫 dpa,displacements per atom),聚变中子顺手生产的氦比裂变中子多得多。钢在聚变环境下每 dpa 大约攒 10 个氦原子(单位 appm,百万分之一);在美国高通量同位素反应堆 HFIR 里,这个数只有 0.3。差了三十倍。
三十倍是个什么概念?就好比你想测一个人在高原上跑马拉松的耐力,结果只能把他放到跑步机上、调到平地配速。跑得再久,测出来的也不是同一回事。
氦之外还有两笔账:一是嬗变产物,钨会变成铼和锇,钢里的杂质会变成别的元素,材料的成分自己就变了;二是初级撞出原子(PKA)的能谱更硬,撞飞的过程更暴力,形成的缺陷团更大更复杂。
所以聚变材料研究界有个共识:裂变堆的数据可以用,但只能用来"外推",不能用来"证明"。真正要做认证,必须有一台谱型对得上的中子源。这句话,Zinkle 和 Möslang 在 2013 年的设施评估综述里讲得最清楚(Nuclear Fusion 系的 Fusion Engineering and Design 88, 472–482)。
二、把"挨打"换成一个数:dpa 的成名与失宠
材料挨了多少中子,不能直接数中子个数。同样一个中子,撞在铁原子和撞在钨原子上,效果差很多。所以行业需要一个统一的尺子。
1975 年,英国哈维尔实验室的三个人——Norgett、Robinson、Torrens——给出了这把尺子:先算出中子传给原子的能量里有多少变成了"损伤能量"(扣掉电离损失),再除以一个阈值,得到撞飞了多少个原子。这套算法被称为 NRT-dpa 模型,1975 年发表在《Nuclear Engineering and Design》33 卷 50–54 页。此后四十多年,它一直是国际标准。
问题是它不准。分子动力学模拟发现,NRT-dpa 算出来的缺陷数量,比实际留下来的多出约三倍。因为级联碰撞刚发生时确实撞飞了一大堆原子,但热峰冷却过程中绝大部分又回到了晶格位置。
反过来,NRT-dpa 又严重低估了另一件事:原子虽然回去了,但回的不是原来那个位置。真正被"换过位子"的原子数,比 dpa 值大约多三十倍。这件事对材料的长期演化很要命,因为它决定了元素会不会慢慢重新分布。
2018 年,赫尔辛基大学的 Kai Nordlund 牵头 13 位作者给出了修补方案,发表在《Nature Communications》9 卷 1084 号。这 13 人横跨芬兰、美国、日本、比利时、法国、英国——赫尔辛基大学、田纳西大学、橡树岭国家实验室、伊利诺伊大学、日本原子能机构、比利时 SCK-CEN、斯特拉斯堡大学、CEA 萨克莱、英国卡勒姆聚变中心。方案就是两个新指标:
- *arc-dpa*(athermal recombination corrected dpa,非热复合修正位移数)——扣掉回位的那部分,报"真实留下的缺陷"
- *rpa*(replacements per atom,每个原子的换位数)——报"原子搬了多少次家"
这两个词现在已经开始进国际库了。国际原子能机构的 DXS-2 位移截面数据库,就是同时用 NRT 和 arc-dpa 两套模型,把从锂到铋的元素算了一遍,底稿用的是 JEFF-4、ENDF/B-VIII.1、JENDL-5 这三套最新的评价核数据,2025 年 10 月刚更新过。
``一次级联碰撞里,原子都经历了什么------------------------------------------撞飞阶段 热峰冷却 最终留下(10^-15 s) (10^-12 s) (长期)~~~~~~~~~~ ~~~~~~~~~~ ~~~~~~~~撞飞 100 个 -> 回位 ~97 个 -> 留下 ~3 个缺陷 (arc-dpa)-> 但搬过家的 ~3000 个 (rpa)NRT-dpa 报的是第一步的 100,所以不准------------------------------------------``
三、算谱工具链:从 SPECTER 到 NJOY
知道要算什么之后,还得有工具。这一层比物理层枯燥,但它决定了数据库的底子干不干净。
最老的一件工具叫 SPECTER,1985 年由阿贡国家实验室的 L. R. Greenwood 和 R. K. Smither 开发,报告编号 ANL/FPP/TM-197。它的用法简单到粗暴:你只要给它一个中子能谱,它就吐出这个谱下的平均位移数、气体产额、反冲原子能谱和总沉积能量。它内置了 41 种同位素的数据,底稿是 ENDF/B-V。1985 年的东西,现在还有人用,因为它自包含、不依赖外部库。
另一条路是 NJOY。它是把评价核数据文件(ENDF 格式)加工成可用截面的万能工具,先算出能量转移截面,再拿损伤模型去积分,得到位移截面。这条路更麻烦,但更准,也是现在的主流。
数据从哪来?三条大库:美国的 ENDF/B、欧洲的 JEFF、日本的 JENDL。加上国际原子能机构主持的 FENDL——这是专门给聚变用的评价库,由 IAEA 核数据科协调,汇集各国最拿得出手的数据。JEFF 系列的 3.3 版在 2017 年 11 月发布,文件包里专门有一份 dpa 文件,说明它服务的对象里明确写着 ITER、DEMO 和 IFMIF-DONES。
顺带说一句,给中能核子(几百兆电子伏量级)算气体产额的那套库,牵头人是 KIT 的 Alexander Konobeyev 和 Ulrich Fischer;而氦、氢产额截面的不确定度问题,到今天还没完全解决——这是数据库里最脏的一块。
四、数据库长什么样:以 EUROFER97 为例
有了损伤指标,还得有"材料被打完之后性能变成什么样"的数据。这才是设计者真正要的东西。
欧洲的样本是 EUROFER97 钢——欧洲参考的低活化铁素体/马氏体钢,也是 ITER 实验包层模块的主力材质。这套钢从 1998 年起一共炼了四个工业批次。围绕它,EUROfusion 建了一个材料数据库和一个材料性能手册(Material Property Handbook,MPH)。
几个数字能说明这套体系的成色:
- 数据库里约 *3000 条*原始材料数据记录
- MPH 收了 *20 多项* DEMO 设计相关的材料性能
- 法国的核部件设计与建造规范 RCC-MRx 里已经给 EUROFER97 开了暂定章节,但只收了前两批的数据
- 而要把一种材料正式写进规范,至少要 *三个批次*的数据
也就是说,EUROFER97 现在卡在"暂定"状态,差的就是批次数据。2023 年,KIT 和 SCK-CEN 的团队补上了第四批的中子辐照数据——温度 25 到 550 摄氏度、剂量 0.7 和 1.4 dpa,结论是强度和塑性都跟手册里的曲线吻合,断裂方式仍是韧性韧窝断裂(Zinovev 等,Science Talks 6, 100214)。2024 年,同一批人又做了跨实验室的低周疲劳比对试验(Journal of Nuclear Materials 597, 155127)。
对标的是日本的 F82H 钢。它的快中子辐照数据最深,跟 EUROFER97 一起构成了全球最大的两套 RAFM 钢数据库,最深到 *70 dpa*。
其他候选材料各有各的账本:钨是最全的(Rieth 等 2013 年在《Journal of Nuclear Materials》432 卷 482–500 页的欧洲综述,作者 70 多人,横跨 KIT、赫尔辛基、牛津、普朗西等二十多家机构);碳化硅复合材料(SiC/SiC)有 ORNL 的 Katoh、Snead 团队从 2007 年起的两篇经典综述;浓固溶体/高熵合金的抗辐照机理,则是橡树岭的张彦文团队 2015 年在《Nature Communications》6 卷 8736 号打开的——结论是"化学越乱、导热越差、缺陷反而越少"。中国这边,对应的是中科院核能安全技术研究所(原等离子体所 FDS 团队)的 CLAM 钢,2015 年炼出 6.4 吨铸锭,同年送到瑞士散裂中子源 SINQ 做了 20 dpa 的辐照测试,配套的数据库叫 FUMDS。
五、全球中子源地图:五条路,没有一条完整
现在到了核心问题:谁来当这个考官。目前的候选分成五类,各有各的残废之处。
| 路线 | 代表装置 | 谱型像不像聚变 | 损伤率 | 致命短板 |
|---|---|---|---|---|
| 裂变试验堆 | HFIR(美)、BOR-60(俄)、BR2(比)、JMTR(日)、WWR-K(哈) | 不像,He/dpa 差 30 倍 | 高,可达数十 dpa/年 | 得靠掺镍/掺硼硬造氦,谱型永远不对 |
| 多束离子加速器 | JANNuS-Saclay(法)、JANNuS-Orsay(法) | 只模拟损伤和注气,不模拟嬗变 | 极高,可达 10 dpa/小时 | 只作用于样品表面一两微米,体积太小 |
| D-Li 剥离中子源 | IFMIF-DONES(西班牙)、A-FNS(日本) | 最接近,是公认正路 | 20–30 dpa/年 | 钱多、周期长,一台都还没建完 |
| 散裂中子源 | SNS(美)、CSNS(中国) | 高能尾巴太长,超过 14 MeV 的中子会造出聚变堆里没有的嬗变产物 | 高 | 谱型"超纲",反而引入新问题 |
| D-T 中子发生器 | FNS(日本)、HINEG(中国) | 14.1 MeV 单能,最纯 | 太低 | 通量小,照不出工程剂量 |
把这五条路放在一张图上看,缺口的形状就很清楚了:
``损伤剂量 (dpa) ^|100 +-----------|==================================+| | IFMIF/DONES 目标区 |50 +...........|................................|| 裂变堆 | (30年才够) |10 +-----------+ || | |1 + HINEG | || +----------------------------------+0.1 +-----------+ 离子束区(快,但只到表面)+---------------------------------------------> 谱型相似度裂变谱 散裂谱 剥离谱 真聚变谱``
六、头号种子:IFMIF-DONES
如果只能盯一台机器,那就盯这个。
IFMIF 的想法最早 1994 年由日本、欧盟、美国、俄罗斯在国际能源署框架下提出。2007 年起进入"工程设计与工程验证"阶段(IFMIF/EVEDA),挂在欧日《更广泛方法》协议下。2013 年出了中间工程设计的完整报告。
原理不复杂:拿一束强氘离子束轰击流动的液态锂幕,氘核在锂核上"剥离"出一个中子,得到的就是能谱接近聚变的快中子。
IFMIF 完整版的参数是:两台 125 毫安、40 兆电子伏的氘加速器,每台 5 兆瓦,以正负 9 度角打在同一条锂幕上;束斑 200 毫米乘 50 毫米;锂幕 25 毫米厚,以每秒 15 米的速度横向流过,温度 250 摄氏度。高流区损伤率超过每年 20 dpa,能在 0.5 升体积里用 3.5 年攒够 50 dpa,在 0.2 升里用 5 年攒到 120 dpa 以上。高通量测试模块(HFTM)里塞大约 1000 个微型样品,分装在 12 个能独立控温的胶囊里。
而正在建的这一台,是它的简化版:IFMIF-DONES(DEMO 导向中子源),地点在西班牙格拉纳达的埃斯库萨尔,2023 年 3 月 16 日正式开工。先上一台加速器,指标不变——5 兆瓦、125 毫安、40 兆电子伏。给测试区的硬指标是:2.5 年在至少 300 立方厘米里给到 20–30 dpa(NRT 口径),3 年在至少 100 立方厘米里给到 50 dpa。留了加第二台加速器的口子,加上去就能覆盖 50–100 dpa 这段对未来电站最关键的区间。
测试区里分三档通量:高流区 10¹⁴ 到 10¹⁵ 中子每平方厘米每秒,中流区 10¹³ 到 10¹⁴,低流区低于 10¹³。
2025 年 7 月,最终版工程设计报告发布。同年 12 月,国际原子能机构期刊《Nuclear Fusion》第 65 卷第 12 期出了 IFMIF-DONES 特刊,一篇前言加 15 篇专题论文。其中:
- 前言由 Angel Ibarra(IFMIF-DONES 西班牙 + CIEMAT)、Wojciech Królas(波兰核物理研究所)、Davide Bernardi(ENEA)和 WPENS 团队署名,文章号 120201
- 总览文章《DONES performance, experimental capabilities and perspectives》由 Ibarra 领衔,文章号 122006,机构含 KIT、ENEA、格拉纳达大学
- 测试系统文章由 S. Becerril 等,文章号 122010
- 中子学、源项与辐射防护那篇由 Y. Qiu 领衔 *32 位作者*(含捷克、波兰、西班牙、斯洛文尼亚、立陶宛等多国机构),文章号 122013
这里必须说清楚一个容易搞混的地方:IFMIF-DONES 和 IFMIF 是同一个技术路线的两个阶段,不是两台不相干的机器。DONES 是"先导段",建成后可以升级成 IFMIF 配置。
七、日本的 A-FNS:另一条同源路线
日本走的是同一个 D-Li 剥离原理,但目标不一样。
装置名叫 A-FNS(Advanced Fusion Neutron Source,先进聚变中子源),地点在青森县六所村的量子科学技术研究开发机构(QST)六所聚变研究所南区。
主要参数:40 兆电子伏、125 毫安的氘束;中子源强度 6.8×10¹⁶ 个每秒;靶上通量 6.0×10¹⁴ 每平方厘米每秒;氦产率 312 appm/满功率年;位移损伤 24.7 dpa/满功率年。
它的时间表卡在任务上:日本 2018 年的聚变路线图要求"2030 年代做 DEMO 建设决策",所以 F82H 钢的辐照数据必须在 2035 年前拿到手。这决定了 A-FNS 最晚 2031 年要建成,辐照周期留两到三年。
设计上有个巧思:九个测试模块(TM)跟屏蔽塞做成一体,用"水平维护"的方式整体抽出,避免在测试室内拆接大量管线电缆。另有意思的是,它还设计了一个专门生产医用同位素钼-99 的模块——中子源不只为聚变服务,也为医院服务。
这个概念设计的进展文章由 K. Ochiai 等发表在《Nuclear Fusion》61 卷 025001 号(2021 年);测试模块的详细设计由 S. Sato 等发表在 61 卷 106026 号(2021 年),其中结构材料测试模块里 F82H 样品的最大损伤率约每年 10 dpa。
八、美国:没有机器,先算账
美国的情况比较尴尬:目前没有任何一台在建的聚变中子源。但它在做一件别人没做的事——把"要造一台什么样的机器"这件事本身,当成项目来做。
2023 年 3 月,美国能源部聚变能源科学办公室发了一份信息征询书,问工业界和实验室:如果 2028 年或 2032 年要有一台聚变原型中子源(FPNS),你们有什么方案?收到了 16 个概念(另有资料记 15 个),分成加速器驱动、激光驱动、中子发生器、氘氚聚变四类。
然后成立了一个"风险削减评估"(RRA)小组来做第三方评判。
这里要专门点一下这个小组的成员:Sara E. Ferry(麻省理工学院)、Brian A. Grierson(通用原子公司)、Phil Ferguson(橡树岭国家实验室)、Jaime Marian(加州大学洛杉矶分校)、Eric Pitcher(Boston Government Services)、Brian D. Wirth(田纳西大学)、Jim White(StrataG)。2024 年 6 月给能源部交了中间结果,2025 年 3 月交最终报告。2025 年 6 月,橡树岭的 Arnold Lumsdaine 在 IAEA 第九届 DEMO 与聚变电厂研讨会(青森)上介绍了结论。
他们评估的方法值得记一笔:先算每个概念的中子谱和反冲能谱,再用分子动力学模拟高能级联,然后算气体和固态嬗变产额,最后用计算热力学分析辐照中会析出什么新相。评估对象是四类主力材料:碳化硅、低活化铁素体/马氏体钢、钒合金、钨。这是目前对聚变材料辐照演化做得最细的一套评估方法。
用户需求也定死了。2022 年电力研究院(EPRI)的研讨会给了两个阶段性目标:立项后 5 年,在大于 50 立方厘米体积里做到每年 5–10 dpa;立项后 10 年,在大于 300 立方厘米里做到每年 15 dpa。
但美国自己的路线图也承认现实。2025 年 10 月能源部发布的《聚变科学与技术路线图》写得很直白:在拿到 FPNS 之前("长期看 5 到 10 年"),近期策略只能靠多尺度建模加替代手段——用四十多年来裂变试验堆的积累,加上首次建立的质子辐照能力。近期要攻关的三条技术路线是 D-Li 剥离、散裂和真聚变,其中回旋加速器氘加速方案因为可能省时间和省钱,被列为近期重点分析对象。
九、中国的棋子:从 HINEG 到 CSNS 联合实验室
中国没有走 D-Li 剥离那台大机器的路(至少目前没有公开立项),而是下了一盘分散的棋。
*第一颗子:HINEG。* 中科院核能安全技术研究所(合肥)FDS 凤麟团队研制,吴宜灿领衔。这是一台氘氚中子发生器:加速氘离子轰击含氚靶,直接产出 14.1 兆电子伏单能中子。第一阶段 2015 年 12 月调试完成,中子产额 1.1×10¹² 个每秒;后来报道达到 6.4×10¹²,为同类在运行装置的世界第一。第二阶段设计目标是 10¹⁴ 到 10¹⁵ 个每秒。工程上最硬的骨头是散热:靶上的热流密度是太阳表面的三倍,团队用"阵列射流耦合强剪切场"的办法把靶温压到 200 摄氏度以下。装置综述由吴宜灿发表在《International Journal of Energy Research》42 卷 1 期 68–72 页(2018 年)。
*第二颗子:LEAF。* 中科院近代物理研究所(兰州),赵红卫院士任首席科学家。全称是"低能量强流高电荷态重离子研究装置",2024 年 12 月 10 日通过国家自然科学基金委员会专家组验收,被称为国际首台独立运行的低能量强流高电荷态重离子装置。核心是 45 吉赫兹超导高电荷态电子回旋共振离子源和连续波射频四极场加速器,官方表述的用途明确包含"核能材料研发"。
*第三颗子:CSNS。* 中国散裂中子源,广东东莞,一期 1.6 吉电子伏、100 千瓦;二期目标 500 千瓦。2026 年 3 月 4 日,打靶束流功率达到 185 千瓦并稳定供束,刷新纪录。它的价值不在造 14 兆电子伏单能中子,而在于用中子做表征。
*第四颗子,也是最新的一步:联合实验室。* 2026 年 6 月 30 日,中科院高能物理研究所(依托 CSNS)与中科院合肥物质科学研究院(等离子体所)共建的"聚变堆材料辐照与评估联合实验室"在东莞揭牌。分工是:高能所做中子辐照、辐照后表征的方法研究和实验环境建设;合肥物质院负责凝练材料研发与评估的科学问题。实验室主任由 CSNS 二期工程总指挥王生担任,学术委员会主任是中国工程院院士李建刚,副主任包括蒋成保、刘正东、吕昭平、汪卫华四位院士。官方说法是补齐"研发—辐照—表征—评价—应用"全链条。
*第五颗子:CRAFT(夸父)。* 合肥的"聚变堆主机关键系统综合研究设施",19 个系统,2025 年 12 月 2 日通过第一次性能工艺测试。其中偏滤器研究系统能提供最大每秒每平方米 10²⁴ 的粒子流和 20 兆瓦每平方米的稳态热流;"赤霄"子系统专门做等离子体与材料相互作用实验,负责人是合肥研究院研究员周海山。它不是中子源,但它管的是材料要同时挨的另一半打。
把这几颗子连起来看,中国的路线是很实际的:没有专用聚变中子源,就先用现有装置把"辐照—表征—评价"的链条跑通,同时把材料本身的工业能力做上去。材料这边,CLAM 钢 2015 年就炼到了 6.4 吨,并在瑞士 SINQ 完成了 20 dpa 的测试。早在 2019 年,北京大学王宇钢代表中国聚变堆材料路线图工作组在国际能源署的会议上作过报告,当时的口径是:全国约 400 名科学家和研究生、30 多家机构在做这件事,路线图分四大块——面向等离子体材料与部件、结构材料、功能材料、支撑平台(建模、数据库、辐照测试设施)。缺聚变中子源,就先借国内外的裂变堆。
十、最后一公里的两件事
第一件:辐照后检验(PIE)。 材料烤完了,还得切开、拉断、看金相。这些活全得在热室里用机械手干,因为样品本身强放射性。IFMIF 的设计里,PIE 设施跟主楼连在一起以缩短转运距离,要做的试验有拉伸、断裂韧性、夏普冲击、蠕变、疲劳、裂纹扩展速率,样品一共约 1000 个。日本在这件事上有老本:JMTR 热实验室 1971 年建立,跟反应堆之间有一条水渠直接连通,到 2008 年累计处理了约 2400 个辐照胶囊,还自己开发了在热室里用钨极氩弧焊重新组装胶囊的手艺。这套能力,中国目前还在补。
第二件:模型与数据的校准。 中子源再强,也造不出电站四十年的真实工况。所以全世界都在做同一件事:拿有限的辐照数据去校准多尺度模型,再用模型去外推。Zinkle 和 Möslang 2013 年那篇综述给的结论,到现在还是行业共识——必须三条腿一起走:离子束照射管快、裂变堆管量和便宜、专用聚变中子源管准。缺一条,账就算不平。
Knaster、Moeslang、Muroga 三位在 2016 年《Nature Physics》12 卷 424–434 页的综述里,把这件事说得更重:14 兆电子伏的中子源,是聚变路线图上一笔"历史上就欠着的账"。从 1970 年代第一代商用裂变堆被发现辐照退化算起,这笔账欠了五十年。
收尾:数据库其实是一张保险单
回头看,整个链条的逻辑是这样的:
``造堆 -> 得先设计 -> 设计要有材料性能曲线^|材料性能手册 (MPH)^|辐照数据库 (3000+ 条记录)^|中子源 + 辐照后检验 + 损伤模型^|14 MeV 中子 + 会算账的人``
每一层都依赖下面一层。链条里最贵、最慢、最缺的一环,是倒数第三层那台机器。
也正因为这样,这笔账不能只算技术账。一台 IFMIF-DONES 的价值不只是"照几个样品",而是让一个国家在设计自己第一座聚变电站时,手里有能拿给监管机构看的东西。没有它,材料的选择就只能靠外推和保守设计,代价是电站更贵、更笨重、甚至根本批不下来。
所以那些看起来很枯燥的数据库、手册、位移截面文件,本质上是一张保险单。保费是几十亿欧元和十几年时间,保的是"这座堆建起来之后,壳不会在第三年就脆掉"。
参考资料
- Norgett, M. J., Robinson, M. T., Torrens, I. M. *A proposed method of calculating displacement dose rates*. Nuclear Engineering and Design 33, 50–54 (1975).
- Nordlund, K., Zinkle, S. J., Sand, A. E., Granberg, F., Averback, R. S., Stoller, R., Suzudo, T., Malerba, L., Banhart, F., Weber, W. J., Willaime, F., Dudarev, S. L., Simeone, D. *Improving atomic displacement and replacement calculations with physically realistic damage models*. Nature Communications 9, 1084 (2018). DOI: 10.1038/s41467-018-03415-5.(作者机构:赫尔辛基大学、田纳西大学、橡树岭国家实验室、伊利诺伊大学、日本原子能机构、SCK-CEN、斯特拉斯堡大学、CEA 萨克莱、英国卡勒姆聚变中心)
- Knaster, J., Moeslang, A., Muroga, T. *Materials research for fusion*. Nature Physics 12(5), 424–434 (2016). DOI: 10.1038/nphys3735.(作者机构:IFMIF/EVEDA 项目组六所村、KIT 应用材料研究所、日本核融合科学研究所)
- Zinkle, S. J., Möslang, A. *Evaluation of irradiation facility options for fusion materials research and development*. Fusion Engineering and Design 88(6–8), 472–482 (2013). DOI: 10.1016/j.fusengdes.2013.02.081.(作者机构:橡树岭国家实验室、卡尔斯鲁厄理工学院 IAM)
- Greenwood, L. R., Smither, R. K. *SPECTER: neutron damage calculations for materials irradiations*. Argonne National Laboratory 报告 ANL/FPP/TM-197 (1985). DOI: 10.2172/6022143.
- 国际原子能机构核数据科(IAEA NDS). *DXS-2: Atomic Displacement Cross-Section Files*(采用 arc-dpa 与 NRT 双模型,覆盖锂至铋,基于 JEFF-4、ENDF/B-VIII.1、JENDL-5),2025 年 10 月更新;FENDL 聚变评价核数据库(IAEA NDS 协调)。
- Plompen, A. J. M. 等. *The joint evaluated fission and fusion nuclear data library, JEFF-3.3*. European Physical Journal A 56, 181 (2020). DOI: 10.1140/epja/s10050-020-00141-9.(JEFF-3.3 发行包内设专门的 DPA 子库,提供 81 种材料的 arc-dpa 与 NRT-dpa 位移截面,ENDF-6 与 ACE 两种格式)
- Gaganidze, E., Gillemot, F., Szenthe, I., Gorley, M., Rieth, M., Diegele, E. *Development of EUROFER97 database and material property handbook*. Fusion Engineering and Design 135(Part A), 9–14 (2018). DOI: 10.1016/j.fusengdes.2018.06.027.(作者机构:卡尔斯鲁厄理工学院 IAM、匈牙利科学院能源研究中心、英国卡勒姆聚变中心、EUROfusion 项目管理部)
- Zinovev, A., Chang, C.-C., Van Eyken, J., Gaganidze, E., Terentyev, D. *Effect of neutron irradiation to 0.7 and 1.4 dpa on the tensile mechanical properties and microstructure of EUROFER97 steel*. Science Talks 6, 100214 (2023).(作者机构:KIT 应用材料—材料与界面力学研究所 IAM-MMI、SCK-CEN)
- Zinovev, A., Lamagnère, P., Poleshchuk, K., Terentyev, D., Bernardi, D., Cristalli, C. 等. *Low cycle fatigue of EUROFER97 investigated for test blanket modules of ITER: An interlaboratory study*. Journal of Nuclear Materials 597, 155127 (2024). DOI: 10.1016/j.jnucmat.2024.155127.
- Rieth, M., Dudarev, S. L., Gonzalez de Vicente, S. M., Aktaa, J., Ahlgren, T., Antusch, S. 等(70 余位作者). *Recent progress in research on tungsten materials for nuclear fusion applications in Europe*. Journal of Nuclear Materials 432(1–3), 482–500 (2013). DOI: 10.1016/j.jnucmat.2012.08.018.
- Mergia, K., Chatzikos, V., Manios, E., Dellis, S., Papadakis, D., Terentyev, D., Bonny, G., Dubinko, A., Stamatelatos, I. E., Messoloras, S., Rieth, M. *Evolution of microstructure in neutron irradiated cold rolled tungsten and its correlation with hardness*. Fusion Engineering and Design 172, 112784 (2021). DOI: 10.1016/j.fusengdes.2021.112784.(样品在比利时 BR2 堆辐照至 0.18 dpa)
- Katoh, Y., Snead, L. L., Henager, C. H., Hasegawa, A., Kohyama, A., Riccardi, B., Hegeman, H. *Current status and critical issues for development of SiC composites for fusion applications*. Journal of Nuclear Materials 367–370 A, 659–671 (2007). DOI: 10.1016/j.jnucmat.2007.03.032.(作者机构:橡树岭国家实验室、太平洋西北国家实验室、东北大学、京都大学、EFDA Garching、NRG Petten)
- Nozawa, T., Hinoki, T., Hasegawa, A., Kohyama, A., Katoh, Y., Snead, L. L., Henager, C. H., Hegeman, J. B. J. *Recent advances and issues in development of silicon carbide composites for fusion applications*. Journal of Nuclear Materials 386–388, 622–627 (2009). DOI: 10.1016/j.jnucmat.2008.12.305.
- Zhang, Y., Stocks, G. M., Jin, K., Lu, C., Bei, H., Sales, B. C., Wang, L., Béland, L. K., Stoller, R. E., Samolyuk, G. D., Caro, M., Caro, A., Weber, W. J. *Influence of chemical disorder on energy dissipation and defect evolution in concentrated solid solution alloys*. Nature Communications 6, 8736 (2015). DOI: 10.1038/ncomms9736.(作者机构:橡树岭国家实验室、密歇根大学、洛斯阿拉莫斯国家实验室)
- Huang, Q., Li, C., Li, Y., Chen, M., Zhang, M., Peng, L., Zhu, Z., Song, Y., Gao, S. *Progress in development of China Low Activation Martensitic steel for fusion application*. Journal of Nuclear Materials 367–370, 142–(2007). DOI: 10.1016/j.jnucmat.2007.03.153.(中国科学院等离子体物理研究所,含 FUMDS 材料数据库介绍)
- Ibarra, A., Królas, W., Bernardi, D. 及 EUROfusion WPENS 团队. *Preface to the Special Issue on the IFMIF-DONES fusion neutron source*. Nuclear Fusion 65, 120201 (2025). DOI: 10.1088/1741-4326/adb864.
- Ibarra, A., Królas, W., Bernardi, D., Cano-Ott, D., Becerril-Jarque, S., Álvarez, I., Qiu, Y. 等. *DONES performance, experimental capabilities and perspectives*. Nuclear Fusion 65(12), 122006 (2025). DOI: 10.1088/1741-4326/adcd86.(作者机构含 ENEA、KIT、格拉纳达大学)
- Becerril, S. 等. *Update on the status of the IFMIF-DONES test systems*. Nuclear Fusion 65(12), 122010 (2025).
- Qiu, Y., Berry, T., Álvarez, I., Ambrožič, K., Bieńkowska, B., Chohan, H., Čufar, A., Dworak, D., Kos, B., Lopez-Revelles, A. J., Lopez, V., Mota, F., Martinez-Echevarria, M. J., Piotrowski, T., Serikov, A., Stankunas, G., Tidikas, A., Taling, L., Tracz, G., Wiącek, U., Žerovnik, G., Ansorge, M., Anguiano, M., Dezsi, T., García, J., Jimenez-Rey, D., Kępniak, M., Mendoza, E., Malec, J., Ogando, F., Park, J., Martínez-Serrano, J. 及 EUROfusion WPENS 团队. *Status of DONES neutronics, source terms analyses and radiation protections*. Nuclear Fusion 65(12), 122013 (2025). DOI: 10.1088/1741-4326/addeda.
- Ochiai, K., Sato, S., Kondo, H., Ohta, M., Oyaidzu, M., Nakamura, M. M., Kwon, S., Tanigawa, H., Nozawa, T., Kasugai, A., Sakamoto, K., Ishida, S. *Conceptual design progress of advanced fusion neutron source*. Nuclear Fusion 61(2), 025001 (2021). DOI: 10.1088/1741-4326/ab9125.(量子科学技术研究开发机构 QST)
- Sato, S., Kasugai, A., Ochiai, K., Masuda, K., Nakamura, M. M., Ohta, M., Oyaidzu, M., Kwon, S., Sakamoto, K., Ishida, S. *Conceptual design of advanced fusion neutron source (A-FNS) and irradiation test modules*. Nuclear Fusion 61(10), 106026 (2021). DOI: 10.1088/1741-4326/ac21f6.
- Wu, Y. *Development of high intensity D–T fusion neutron generator HINEG*. International Journal of Energy Research 42(1), 68–72 (2018). DOI: 10.1002/er.3572.(中国科学院核能安全技术研究所 / FDS 团队)
- El-Guebaly, L., Sawan, M. *Consequences of Neutron Energy Spectrum on Radiation Damage, Gas Production, and Transmutations in Fusion Materials*. Fusion Science and Technology 79, 932 (2023). DOI: 10.1080/15361055.2023.2181049.(给出聚变钢 He/dpa ≈ 10、HFIR ≈ 0.3 的对比;并设 200 dpa、20 MW·yr/m² 的寿命目标)
- Ferry, S. E., Grierson, B. A., Ferguson, P., Marian, J., Pitcher, E., Wirth, B. D., White, J. *Status Update on the U.S. Fusion Prototypic Neutron Source Risk Reduction Activity*. APS Division of Plasma Physics 会议摘要 GP12.125 (2024).(作者机构:麻省理工学院、通用原子、橡树岭国家实验室、加州大学洛杉矶分校、Boston Government Services、田纳西大学、StrataG)
- Lumsdaine, A. *Fusion Prototypic Neutron Source Risk Reduction Activity*. IAEA 第九届 DEMO 与聚变电厂研讨会(青森,2025 年 6 月)特邀报告。(橡树岭国家实验室)
- U.S. Department of Energy, Office of Science. *Fusion Science & Technology Roadmap*, 2025 年 10 月.
- U.S. FESAC. *Report of the FESAC Facilities Construction Projects Subcommittee*, 2024.(FPNS 两个阶段性指标:立项后 5 年 >50 cm³ 内 5–10 dpa/yr;立项后 10 年 >300 cm³ 内 15 dpa/yr)
- Gentils, A., Cabet, C. *Investigating radiation damage in nuclear energy materials using JANNuS multiple ion beams*. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B 447, 107–112 (2019). DOI: 10.1016/j.nimb.2019.03.039.(作者机构:巴黎南大学 CSNSM / 巴黎—萨克雷大学、CEA 萨克雷)
- Kim, B. K., Sakasegawa, H., Parish, C. M., Zhong, W., Tanigawa, H., Katoh, Y. *Effects of helium on irradiation response of reduced-activation ferritic-martensitic steels: Using nickel isotopes to simulate fusion neutron response*. Journal of Nuclear Materials 545, 152634 (2021). DOI: 10.1016/j.jnucmat.2020.152634.(作者机构:橡树岭国家实验室、日本原子能机构、量子科学技术研究开发机构)
- 中国科学院高能物理研究所 / 中国科学院合肥物质科学研究院. 聚变堆材料辐照与评估联合实验室揭牌成立,2026 年 6 月 30 日,东莞.(实验室主任王生;学术委员会主任李建刚院士,副主任蒋成保、刘正东、吕昭平、汪卫华院士)
- 中国科学院近代物理研究所. 低能量强流高电荷态重离子研究装置(LEAF)通过国家自然科学基金委员会专家组现场验收,2024 年 12 月 10 日,兰州.(首席科学家赵红卫院士)
- 中国科学院高能物理研究所. 中国散裂中子源(CSNS)打靶束流功率达到 185 kW,2026 年 3 月 4 日;CSNS 二期工程目标 500 kW.
- 中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所. 聚变堆主机关键系统综合研究设施(CRAFT,"夸父")通过第一次性能工艺测试,2025 年 12 月 2 日.(偏滤器研究系统最大粒子流 >1×10²⁴ m⁻²·s⁻¹,稳态热流 20 MW/m²)
- Wang, Y. *Status and Challenges in Development of Fusion Reactor Materials for CFETR*. IEA Fusion Power Co-ordinating Committee 战略会议报告,巴黎,2019 年 2 月 14 日.(北京大学;中国聚变堆材料路线图工作组)