真空系统是中性束注入器（Neutral Beam Injector,简称NBI）的重要组成部分,主要功能是实现NBI真空室压力梯度分布以满足高能中性束生成与传输过程对真空环境的要求。针对升级后的国家重大科技基础设施东方超环（Experimental Advanced Superconductive Tokamak,简称EAST）NBI,采用蒙特卡洛方法,基于NBI升级后的功能需求,分析了NBI真空系统特性,数值模拟研究了NBI运行低温真空环境下的低温冷凝泵的结构设计优化、降温过程的热力学以及疲劳特性等关键问题。开展了以下研究工作及研究内容:（1）以升级后的EAST-NBI真空室以及束线部件结构为研究对象,分析了NBI系统布局下的气源特性,完成了NBI真空系统总体设计。基于蒙特卡洛基本原理,采用Molflow软件模拟研究分析了气体分子的输运过程,得到了真空室内压力梯度与低温冷凝面气体密度分布规律。结果表明,400 s长脉冲运行条件下,NBI真空系统在0.1 s内达到动态平衡,真空室各区域的压力分布满足NBI 400 s长脉冲运行的工程运行需求,且可实现真空系统的10~6 L/s量级抽速。（2）应用传热学基本原理,运用有限单元法,分析了不同辐射挡板与低温冷凝面结构参数及传热特性的变化规律。结果表明,辐射挡板与低温冷凝面、管道内径、壁厚、间距、翅片厚度等设计以及材料选择、表面抛光、涂黑工艺处理方法可实现传热性能与低温冷凝抽气性能参数优化。综合考虑传热性能与经济技术指标、漏热损失小、工程安装安全可靠性,低温冷凝泵采用机械结构强度高的吊挂安装方式,完成了以低温冷凝泵为主泵的真空低温抽气系统设计。（3）模拟研究了辐射挡板与低温冷凝面在降温与工作过程的瞬态热力学特性。结果显示,低温冷凝面与辐射挡板由室温300 K降至工作温度的降温时间分别为53 h与9 h,在400 s长脉冲运行条件下低温冷凝面与辐射挡板温度分别维持在5.5 K与85 K。基于Miner线性疲劳损伤累积理论,研究了辐射挡板与低温冷凝面降温过程的疲劳损伤特性。计算结果得到了辐射挡板与低温冷凝面危险节点寿命值分别为1.173×10~6次、9.268×10~7次。论文基于NBI 400 s长脉冲高参数运行的工程需求,完成了NBI低温冷凝抽气真空系统的总体设计、辐射挡板与低温冷凝面的结构设计优化以及降温、运行过程的瞬态热力学、疲劳特性研究,为EAST-NBI工程升级改造及实施的真空系统性能升级,提供理论技术支撑与数据参考。