CFETR在偏滤器高热负荷条件下的高约束模式的稳定运行提供科学和工程基础。
考核指标：实现半脱靶及全脱靶高约束模式（beta_N > 2.5，H98>1.0）的可靠控制运行；在大于5倍电流扩散时间尺度、初始偏滤器靶板峰值热负荷10 MW/m2 量级基础上，提供至少两种实现偏滤器靶板热负荷降低50%以上的控制手段；在偏滤器热负荷有效控制条件下，芯部等离子体约束性能下降小于20%。
4. 氘氚聚变等离子体中alpha粒子过程对等离子体约束性能影响的理论模拟研究
研究内容：针对ITER氘氚运行和CFETR物理设计需要，开发用于模拟alpha粒子物理及相关能量、粒子输运过程的数值模拟程序，开展燃烧等离子体氘氚聚变条件下alpha粒子物理过程的理论、模拟研究，计算能量增益Q≥5条件下alpha粒子密度空间分布剖面和能谱分布，分析alpha粒子物理过程对等离子体约束性能的影响。
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考核指标：开发出可模拟ITER/CFETR氘氚聚变等离子体的混杂数值模拟程序，模拟alpha粒子激发的本征模和慢化、热化等能量输运过程，并计算出能量增益Q≥5条件下alpha粒子密度空间剖面和能谱分布；根据ITER/CFETR设计参数，计算、评估Q≥5条件下燃烧等离子体中alpha粒子对等离子体约束性能的影响。
5. 长脉冲高功率速调管关键技术研究
研究内容：在消化吸收ITER 0.5 MW长脉冲速调管技术的基础上，开展国产大功率速调管的设计、关键技术预研、集成和整管调试研究，研制长脉冲高功率速调管，并能用于国内托卡马克实验。
考核指标：建立长脉冲MW级速调管的生产工艺规范，提供两只样管；样管工作频率4.6 GHz，输出功率不小于0.5 MW，脉冲长度大于100秒。
6. 聚变堆新型结构类材料的高效制备及性能测试
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研究内容：根据CFETR对关键材料服役性能的要求，开展高洁净度熔炼和热机械加工技术研究，并优化合金成分及界面设计，实现材料强度与韧性、高温和抗辐照性能的同步提高，研发出新型抗辐照熔炼ODS低活化钢（兼顾其它可大规模生产的弥散强化低活化钢）、铜合金材料等。针对上述材料进行系统的力学、热学、磁学及焊接、重离子辐照、氢同位素渗透滞留等性能测试。
考核指标：结构钢：氧化物颗粒尺度不大于10 nm，数密度不小于1024/m3，热力耦合作用下不发生聚集长大；400℃~500℃/200 dpa重离子辐照后，辐照肿胀率小于0.1%；室温冲击功≥250J、延伸率≥22%，韧脆转变温度≤﹣90℃；650℃/120 MPa蠕变断裂时间不小于5000小时。单件铸锭重量不小于200公斤。首批材料2020年基本满足入堆中子辐照的要求。热沉铜合金：室温热导率≥300 W/m·K，室温抗拉强度≥500 MPa，屈服强度≥400 MPa，延伸率≥18%；450℃抗拉强度≥300 MPa，屈服强度≥260 MPa，450℃/50 MPa蠕变速率不大于10-9s-1；400℃~500℃/50 dpa
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重离子辐照后，辐照肿胀率低于0.1%。
7. CFETR国产先进材料小样品高剂量中子辐照及结构性能测评
研究内容：根据CFETR的要求，针对包层结构、第一壁、偏滤器、热沉及阻氚涂层等五种先进国产材料，利用国内外现有条件，进行小样品的高剂量中子辐照及结构与性能测评。测试分析10~50 dpa反应堆中子辐照条件下各种候选材料的微观结构及系统宏观力学性能，并结合反应堆中子辐照过程中氦、氢含量的影响及小样品与标准宏观样品的对应关系，评价面向CFETR的候选国产先进材料在10~50 dpa中子辐照条件下的微观与宏观性能及服役行为。
考核指标：获得五种以上国产先进材料在中子辐照条件下（其中结构类材料不低于30 dpa、第一壁材料不低于10 dpa）的下述实验数据：不同温度下的材料微观结构、力学性能（至少包括硬度、拉伸性能、断裂韧性及韧脆转变温度等）、辐照肿胀率、热
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导率（对于钨合金和热沉等材料），以及蠕变与阻氚（氢同位素）性能等；建立小样品中子辐照的实验结果与标准宏观样品的对应关系；初步建立我国聚变堆材料小样品的标准实验体系。
8. 聚变堆金属材料中子辐照计算模拟
研究内容：基于CFETR对材料中子辐照损伤评价预测与高性能抗辐照材料研发的要求，构建从微观、介观到宏观的金属材料中子辐照计算模拟平台。开展金属材料中子辐照损伤模拟研究，建立表征辐照缺陷演化的关键参数数据库；结合相关实验数据构建基于辐照缺陷演化特征的力学性能模型，计算分析不同dpa与氢、氦浓度条件下材料缺陷结构与力学性能，获得材料微结构/辐照缺陷演化与服役性能之间的对应关系。选取典型He/dpa条件下的中子辐照实验，对比验证模拟平台的有效性。计算和预测3~5 dpa聚变中子辐照条件下的金属材料结构与力学性能，为CFETR一期材料服役行为评价和二期中子辐照模拟提供预测。
考核指标：建立具有自主知识产权的中子辐照多尺度计算模
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国家磁约束核聚变能发展研究专项2018年项目申报指引-国家科技部
