等离子体面对材料
等离子体面对材料（Plasma Facing Materials、PFM）是用于核聚变反应堆中直接接触高温等离子体的部件材料。在偏滤器、第一壁等极为严酷的环境中，在维持等离子体性能的同时发挥着重要作用。
等离子体面对材料需要同时满足耐热性、抗溅射性、低氚滞留等相互矛盾的要求。偏滤器在稳态运行时承受 10-20 MW/m² 的热负荷，在 ELM 和破裂时瞬间可超过 1 GW/m²。溅射造成的损耗是限制反应堆寿命的主要因素，氚滞留成为安全上的制约（ITER 的上限为 700 g）。
钨（W、原子序数 74）被采用为 ITER 偏滤器的表面材料。熔点 3695 K 在所有金属中最高，由于原子序数高，对重氢的溅射阈值能量高达约 220-300 eV。在通常的偏滤器等离子体温度（5-30 eV）下，物理溅射几乎不会发生。氢同位体的溶解度极低，可以抑制氚滞留量。
问题在于高温下的再结晶和脆化。再结晶从 1200-1500 K 开始，引起晶粒粗化、硬度下降、延性-脆性转变温度（DBTT）上升。中子照射也使 DBTT 上升，在反应堆停止时脆性破坏的风险增大。正在推进氧化物弥散强化（ODS）钨的开发。
ITER 偏滤器由 54 个 cassette 构成，钨单块（约 6 mm 厚）接合在铜合金热沉上。
铍（Be、原子序数 4）是 ITER 第一壁的表面材料。由于原子序数低，即使混入等离子体中对辐射损失的贡献也较小。通过氧吸气剂效应降低残留氧，改善等离子体性能。
具有毒性，需要严格的安全管理。高温下与水蒸气反应产生氢气，因此存在冷却剂丧失事故时的风险担忧。这是其限定在第一壁（0.5-2 MW/m²）而非高热负荷区域的偏滤器的理由之一。
碳系材料（石墨、CFC）没有熔点会升华，因此熔化飞散的风险较低，但化学溅射会产生碳氢化合物，在低温表面再沉积。这种共沉积层含有高浓度的氚，在 ITER 规模下预计数百次放电就会达到滞留上限。这成为 ITER 放弃使用碳材料的主要原因。JET 在 2010-2011 年实施了钨-铍化，氚滞留率降低到约 1/20。
液体金属具有自修复性、对流热传导、回避辐射损伤等优点，是未来概念。锂（Li）是原子序数最低的金属，通过壁抽吸效应可以降低再循环。在 NSTX 等装置中报告了能量约束时间改善 50-100%。锡（Sn）在化学上稳定且蒸气压低。正在研究毛细管力驱动系统的液体金属供应。
中子辐射损伤
Section titled “中子辐射损伤”D-T 核聚变反应产生的 14.1 MeV 中子会形成级联损伤，使材料特性劣化。主要效果是辐照硬化与 DBTT 上升、氦气泡引起的晶界脆化、热导率下降。预计 DEMO 偏滤器年辐照量达 5-10 dpa，辐照后的 DBTT 可能上升到 700-1000 K。
面向 DEMO 以后，推进 ODS 钨、W-Re 合金、高熵合金、SiC/SiC 复合材料等先进材料开发。IFMIF-DONES 是加速器驱动中子源，计划进行 20-50 dpa/年的辐照试验，构建 DEMO 设计所需的材料数据库。