CFETR(中国聚变工程试验堆)是我国在参加ITER项目的同时,开展的关于磁约束聚变堆工程可行性的研究项目。它目标为氚自持的前提下获得50-200MW的聚变功率,目前正在进行工程概念设计。它的大小半径分别为5.7m和1.6m,等离子体电流为10MA。在CFTER设计中,偏滤器设计是关键的工作之一。偏滤器的作用：1)控制等离子体边界2)排出热量和氦灰3)减少主等离子杂质的作用。由于偏滤器要接受来高粒子密度和高热负荷,还有来自芯部等离子体和偏滤器区域等离子体的辐射,在这样的极端热流条件下下,偏滤器的热工水力设计是一个非常重要的课题。本文首先从核能的发展,磁约束核聚变装置的研究现状切入,引述到中国的工程聚变实验堆CFETRo在了解CFETR托卡马克装置的基本参数后,进而在物理设计得到的磁场位形基础上开展工程设计。通过比较不同的磁场位形设计,选择成熟的类ITER偏滤器位形来建立具有较宽范围等离子体位形适应性的偏滤器结构。偏滤器的整体设计采用Cassette盒体式设计概念,第一壁靶板采用Monoblock结构。在偏滤器的选材问题上根据不同模块的材料要求选择合适的不同的材料。CFETR偏滤器的热工水力设计分析是本文的重点。对于每一个CFETR偏滤器模块采用的是一进一出的冷却管路布置方式,以环向上45°对偏滤器的60个模块分组并联组成一个回路模块,再通过一条主水管给回路模块供水。在每一个模块中,靶板上的Monoblock结构之间采用并联冷却,而在盒体支撑、Dome板、返流板、内、外靶板之间采用的是串联冷却。随后,本文对所设计的偏滤器结构,进行了热工水力和结构应力分析,以验证设计是否满足要求。首先通过偏滤器的压降分析来调整偏滤器的结构,主要通过简化管路复杂性,增大偏滤器的主管路口径,圆滑结构的尖锐处和冷却管路弯道这三种,方式从结构设计上降低压降。其次是在特定的热流边界条件下,通过ANSYS热工水力学模拟从以下几个方面考查热工水力设计的合理性：偏滤器结构材料的温度是否低于材料的许用运行温度；偏滤器上的临界热流安全因子是否大于设计标准1.4；整个冷却管道的压降是否在参考值以内；偏滤器运行时冷却水的状态是否为假定的单向流状态。通过这几个方面对圆形光管,加比率为4的扰动片和比率为2的扰动片管这三种,偏滤器靶板冷却结构进行评估分析,确定出入口冷却水流量的合理窗口范围。并考虑到偏滤器的冷却效率问题,分析确定加扰动比率为2的扰动片的冷却结构最佳。它的冷却水入口流量窗口为5.82kg/s至12.75kg/s。在最小的流量条件下,它消耗的最小泵机功率为1.9KW。最后,以热工水力学分析得出的最佳结构作为应力分析的结构,在保守的弹性材料假定下,通过它在不同入口流量条件下的Von-mises应力与3倍许用应力之间的比较,得出冷却水的最小入口流量为5.18kg/s。所以在上述的水力学入口参数条件下,加比率为2的扰动片的偏滤器冷却结构是能够满足材料应力要求的。本文最后分析讨论了上述偏滤器结构在高热载荷条件下的结构性能。放宽对压降的要求,增加偏滤器冷却水主管路的壁厚,并考虑材料塑性变形,模拟分析得出在高热载荷的情况下上述的偏滤器在各种不同热载荷条件下的运行寿命和极限热流密度。