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聚变能是一种绿色洁净、取之不尽用之不竭的新能源，而可控热核聚变被认为是解决未来人类能源问题的主要途径，磁约束托卡马克装置则是最有希望最早得到实际应用的受控热核聚变装置。磁约束热核聚变实验装置中，在稳态和瞬态的高热负荷和强粒子流轰击下，面对等离子体材料(Plasma FacingMaterial，PFM)表面形貌及成分、H/He滞留发生变化，产生表面损伤并生成杂质，这些效应不仅影响第一壁材料的性能和寿命，而且杂质迁移和滞留问题会影响到等离子体放电的持续稳定性，其中放射性氚滞留还会带来装置运行的核安全问题。PFM的化学刻蚀、物理溅射、再沉积以及燃料气体在PFM中滞留行为的研究，对于了解壁材料与等离子体的相互作用、评价和模拟边界等离子体有着重要的意义，也为壁材料性能的工程优化提供了基本的参考数据。 本论文在国家大科学工程东方超环(Experimental Advanced SuperconductingTokamak，EAST)上开展第一壁瓦的表面刻蚀/沉积和氢同位素滞留研究。经过长周期等离子体辐照实验后EAST内第一壁SiC涂层石墨瓦损伤情况严重，存在较为明显的刻蚀及融化等现象。但石墨瓦尺寸大、涂层不均匀、表面粗糙等工程特点，给定量研究其刻蚀沉积及其对滞留的影响带来困难。本论文针对EAST第一壁瓦设计了具有标记涂层、参考角、参考孔在内的标记方法，首次在EAST上建立了分布式固定标记瓦系统并应用于2010秋季EAST等离子体辐照实验。通过扫描电镜（Scanning Electron Microscope，SEM）、X射线光电子能谱（X-ray Photoelectron Spectroscopy，XPS）、坐标测量仪(Coordinate MeasuringMachining，CMM)、卢瑟福背散射(Rutherford Backscattering Spectrometry，RBS)、核反应分析法(Nuclear Reaction Analysis，NRA)、热脱附谱(ThermalDesorption Spectroscopy，TDS)及二次离子质谱（Secondary Ion MassSpectrometry，SIMS）等手段，在事前/事后分析特殊位置的第一壁石墨瓦，研究了EAST等离子体辐照后的刻蚀行为，第一次较为系统地研究了EAST内沿极向和环向分布的氢同位素滞留行为，并讨论了锂沉积对滞留的影响。发现极向位置上，偏滤器内外靶板都存在刻蚀，内靶板相对于高场侧和外靶板相同位置累计的刻蚀较少且有少量沉积。高场侧中心柱瓦在环向位置的沉积和滞留分布因受到锂化和波加热的位置影响而不均匀，锂沉积较多的表面宏观表现为较小浓度较大深度的滞留。偏滤器区以载能离子注入并沿多孔的刻蚀表面扩散引起的滞留为主要形式，外靶板的滞留远大于其他极向位置的滞留。 通过实验室单一条件下的模拟燃料气体离子注入和气氛暴露实验，研究了H同位素在不同壁材料中以及在损伤材料表面的滞留行为。采用XPS和TDS分析方法研究了不同注入剂量和温度下D在SiC涂层石墨瓦材料中的滞留行为，发现EAST第一壁石墨瓦材料中滞留D优先被C捕获，随注入剂量的增加而由C和Si共同捕获，且Si-D逐渐成为主导;高温(900K)会使试样中滞留的D大为减少，特别是Si捕获部分。利用β射线诱发X射线测量法(β-ray Induced X-raySpectrometry，BIXS)研究了放射性氚(T)在C、W材料表面及体内的吸附和扩散行为，发现SiC涂层比基体石墨吸附更多的T，但可以较好的阻止T进一步向体内扩散。真空等离子体喷涂W涂层吸附的T远大于纯钨，且T在其体内的滞留不易于释出。并采用氚成像板技术（Imaging plate，IP）与BIXS进行对照，研究了T在EAST当前壁材料SiC/C的原始表面、EAST等离子体辐照后沉积表面和刻蚀表面的吸附和扩散行为，说明了辐照后样品的滞留主要集中在表面，其分布呈指数衰减，其中相对于沉积表面，刻蚀表面的滞留更易于逸出;T吸附量受温度影响很大，在100℃时三种样品的T吸附量都大大降低，但沉积表面在较低温度下也倾向于吸附较大量气体。