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液态锂铅实验系统是液态锂铅包层技术的综合实验平台，可对聚变堆液态锂铅包层关键科学技术问题如液态锂铅的流动特性、磁流体动力学(MHD)效应及其与结构材料的相容性等进行实验研究。在调研国际液态锂铅实验回路发展状况基础上，论文提出了液态锂铅实验系统的发展思路，先后设计研究了国内仅有的480℃和700℃热对流锂铅实验回路、多功能强迫对流锂铅实验回路和在线演示双功能(DLL/SLL)的中国ITER液态金属实验包层模块锂铅辅助系统，并对相关制造工艺进行了实验研究。
480℃热对流锂铅实验回路主要强调基本实验目标和技术的可行性，采用有成熟加工技术的316LN为结构材料，同时使用热对流驱动锂铅流动方式，回路运行上限温度为480℃，其主要功能是进行480℃以下材料腐蚀实验研究。
700℃热对流锂铅实验回路运行温度较高，对结构材料的抗腐蚀特性和加工技术提出了更高的要求，技术实现上有一定的难度，但它可以获得700℃锂铅环境下材料腐蚀实验数据而具有较高的实验价值。
多功能强迫对流锂铅实验回路采用电磁泵驱动锂铅高速流动，它包含了四个实验段：初步采用碳化硅纤维增强型碳化硅复合材料高温实验段获得高温(1000℃)动态腐蚀实验环境；采用模拟实验包层小模块进行堆外包层模块性能实验研究；采用包层增殖剂/冷却剂锂铅流体进行MHD实验研究；采用应力釜进行包层结构材料应力腐蚀实验研究。回路主体采用成熟的材料和加工技术，多功能锂铅实验回路在实现上有较大的难度，但有更高的实用价值。
为进一步在ITER内进行液态锂铅包层相关技术研究，设计了在线演示双功能(双冷DLL/单冷SLL)实验包层模块锂铅辅助系统，通过液态锂铅把堆内实验包层模块(TBM)中产生的氚和热带出来，并在堆外提氚、换热、净化锂铅等，充分展现液态锂铅包层的优势。立足于现有成熟的材料而追求更高先进性的目标，采用碳化硅插件同心管与旁路系统设计，解决高温锂铅管道、提氚单元及热交换器等结构材料问题，可有效地防止氚渗透，同时进行TBM高温特性试验。
针对上述系列液态锂铅实验回路系统在回路研制过程中的工艺难点(如回路管道对接焊、回路加热工艺、回路温度测量工艺等)进行分析，提出了相应的解决方案。同时对模拟实验包层小模块制造工艺(如第一壁加工工艺，环极、径极隔板加工工艺，上下盖板加工工艺，包层集成组装工艺等)进行了实验研究，测试了一套包层模块制造工艺技术路线。