DGT 靶作为一种有望承载更高功率的靶装置设计方案，未来的前景是非常广阔的。目前在 ADS 系统 DGT 靶装置设计的研究工作基础上，正在进一步将这一方案推广到更多领域应用，例如聚变装置的材料研究。

在聚变装置的发展过程中，对材料辐照性能的考验测试和约束点火问题一样也是聚变装置所必须解决的问题。聚变反应堆的包层材料必须具有低的活化属性，并且能够应对能谱峰在14MeV左右的中子及其造成的辐照剂量在100-150dpa 的损伤。而实现这样的材料测试平台最好的办法之一，是采用基于加速器的中子源是聚变堆材料辐照装置。IFMIF(International Fusion Materials Irradiation Facility)计划在这样的背景下应运而生，项目中采用的是 10MW  级的液态喷射 Li 靶方案。由于需要集中在特定区域产生较高的中子通量，其单位面积承受平均束流强度达到 2.5mA/cm²。为此，液态锂在耦合位置的流速设计达到 10-20m/s，这样的运行条件给设计带来了不少困难。此外，液态锂中的杂质问题、腐蚀问题、回路的安全问题、遥控操作问题和辐射防护问题也需要解决，造成了包括辅助系统在内的整体靶系统体积和投资庞大。IFMIF 的原设计造价接近 10 亿美元，目前已经较大的落后于原定计划。同时我国未加入 IFMIF 项目，也需要根据实际情况开展相关装置建设。

目前在 ITER 计划专项的框架下，进行了称为 CMIF(China  Materials Irradiation  Facility)的 DGT 方案的小型高能高通量中子靶方案研究，设计目标为50MeV 的氘离子束通过强聚焦后形成 1-2cm 束斑轰击铍靶，产生峰值约为14MeV 的高通量中子的方案。而这一系统的主要仍是通过 DGT 方案解决大功率沉积密度下的热量移除问题。小型系统时可以利用前向区域的中子通量提高样品辐照剂量的同时，降低装置的总体放射性和环境防护的要求。但在流动与传热性方面，由于需要高通量的高能中子集中在特定区域产生较大的 DPA，对于这一项目，虽然能够降低总体装置的功率规模，但靶系统的束流密度仍需要达到 IFMIF相同量级。

相比于 ADS 系统 DGT 靶，材料辐照研究用的靶系统需求有几个特点。一、束流采用10MeV 量级的离子，相比于 ADS 系统100MeV 量级所具有的0.1m-1m 量级的能量沉积深度，束流穿透深度浅，仅有厘米量级穿透深度的量级。二、局部热沉积功率密度更高，达到10kW/cm³的量级，进一步要求更高的换热能力和高热流作用下的稳定性，ifmif 计划为此使用 15-20m/s 的液态锂流喷射流。三、中子分布与性能要求不同，这一靶装置要求被测小样品尽量接近散裂反应区以提高通量和辐照 DPA，而且并不像反应堆一样要求对称的中子轴向分布。

综合以上特点，在颗粒流的研究当中还有另外一类受到研究较多的流动体系可以作为这一装置的基本结构，即斜槽流。当颗粒在开放空间中向下倾斜流动时，按照所处区域不同，可能存在着类似固体的摩擦静止状态，类似液体的密相流动状态，以及类似气体的稀疏相流动状态。对于本系统设计而言，采用厚度较小的快速密相流，能够实现有效热移除、提高样品中子通量、降低系统靶材料使用量的目的。在 ADS 项目 DGT 靶研究过程中所建立的各类数值、实验平台在设置上稍加改造，就可以对这一项目中关注问题的进行研究。目前这方面的研究工作仍在进行，针对这一靶装置的系统结构与基本功能性探索，并在已有条件上建立了研究装置。

应当说，由于颗粒体系的复杂特性，对于其中物理机制的研究还远没有充分的理解。而目前对于高功率靶装置的需求和项目进展仍然是迫切的。因此，在未来的研究过程中，将从物理机制研究和工程系统优化两方面对于 DGT 靶的流动传热进行更加深入的研究，而这两方面的过程将会随着项目的深入而起到相互促进的作用。

在物理机制方面，潜在的着眼点在于模型建立和具体现象研究两方面。

完善 DEM 设计方法，依赖力学作用和传热作用的研究和程序化，在力学方面，由于颗粒本身形状规则，接触力学较为简单并且也有着不错的理论支持，主要在于实现大规模的体系处理，提高处理能力。较之力学，传热问题则更为复杂，如何能对于多种复杂的机制建立比较准确的模型，并将其处于动态过程的颗粒体系并实现较高的运行效率。此外，无论是力学还是传热作用，一个重要课题是颗粒与气相成分的耦合作用，用以更为准确的对流动作用和传热效果进行评估，这可以通过继续对于目前常见的 CFD-DEM 耦合方法予以改进，或是另起炉灶以无网格化的方法进行处理。此外，对于用于靶系统使用的 DEM 计算方法，最好还能够具备材料损伤评估能力，并联合核反应、系统性模拟软件等形成真正的设计平台。这些工作需要实验研究、理论、以及程序设计人员的共同努力。

颗粒连续模型的改进与应用同样对于系统设计也有着一定的意义。连续模型是解决大型颗粒体系计算困难的另一种思路，通过这方面的进展，能够在以较小的资源下对于系统设计涉及到的原则性问题给予较好的评估。

而具体现象的物理研究一方面为物理机制的研究提供所需的第一手材料，另一方面也将对于装置设计中的关键问题提供有效的支持。这些方面主要包括：各种角度布置下明槽、管道中的颗粒流速分布、流量限制、密度变化、波动现象、应力分布等；在靶装置问题中关键结构中的颗粒行为，例如颗粒的汇集、热量的扩散传递、颗粒在异形缓冲储料仓中的运动特性等。具体现象的物理研究一方面可以使用 DEM 方法进行，但研究装置平台的搭建、测量方法的研发应当是更为重要的一方面，这样既能够提供关键的实际物理事实，又可以将这些设备、条件用于项目进展对设备的需求当中。

在项目设计方面，主要根据项目需求进行优化和大型化挖掘实际装置中可能出现的问题；另一方面，近期也会尽快实现 CMIF 装置的关键热态束流耦合实验与研究结果进行结合，进行设计平台建设。但总之，对于大型项目，其设计方案一般在决定上是较为慎重的，同时项目进展也有较为明确的时间表，对于项目设计方案方面的工作进展，对于研究者应当以推进关键问题研究为基础，随着项目的进展为重要决策提供依据。

颗粒流靶作为一种新型靶方案是非常可行的，尤其是相比于液态靶系统，在不少方面展现了其独特的优势，目前，这一方案正在逐渐受到国际范围内的重视，在不久的将来，随着研究的铺开与深入，会作为高功率靶设计的基本原理应用在更多项目的实施当中。