为了实现聚变装置中等离子体反应，离子回旋共振加热(Ion Cyclotron Resonance Heating，ICRH)天线是主要辅助加热系统之一。随着聚变工程的技术发展与经验积累，聚变实验装置的功率不断攀升，装置内的热环境也变得越来越恶劣。基于目前的EAST以及其他同类型装置的实验研究，高热负荷以及射频鞘效应损伤法拉第屏蔽现象与ICRH加热功率相关并且严重影响了ICRH天线高热负荷部件的耦合特性与结构安全性。目前EAST I窗口四电流带ICRH天线尚在不具备任何主动冷却结构的情况下运行功率约为1MW时已经出现了局部高温区域甚至一些结构损伤。但EAST装置未来将进行长脉冲稳态运行需要I窗口ICRH天线具备提供6MW长脉冲射频功率的能力，甚至在未来聚变装置中对天线的功率要求更高，因此ICRH天线高热负荷部件将会受高热负荷的严重威胁。对聚变装置中ICRH天线高热负荷部件的热特性研究能够提升高热负荷部件的结构安全性并保证其耦合能力。本文从热负荷源角度出发对聚变装置中ICRH天线高热负荷部件的热特性进行了系统性的研究。
　　本文首先完成了ICRH天线高热负荷部件表面温度与天线加热功率之间相关性的研究。基于EAST装置中K窗口红外相机对ICRH天线高热负荷部件表面温度的观测，确定了ICRH天线高热负荷部件表面温度与天线加热功率之间成正相关。针对EAST中法拉第屏蔽棒出现严重损伤的位置与损伤程度，明确了法拉第屏蔽的易损伤区域，探究溅射过程中的杂质产生情况。
　　第二步对ICRH天线高热负荷部件设计中的热特性进行研究。提出了ICRH天线高热负荷部件热负荷来源的预测与分析方法，阐述了通过坡印廷定理对天线射频热损耗进行计算的理论与方法。通过对ICRH天线散射参数的计算，选取反射系数最小的频率作为研究热特性的基本频率。通过对材料表面电流传输截面的研究，明确了射频热损耗的影响因素，主要通过天线表面局部直角结构的过渡、镀层材料以及环向电流相位四种因素对射频热损耗进行了计算与对比。对比宽电流带天线与EAST原天线的射频热损耗与电磁参数，为电流带优化与升级提供新的思路。
　　第三步对ICRH天线高热负荷部件的损伤类型与结构安全性判定准则进行了探讨与校核。系统性分析了ICRH天线高热负荷部件上的热负荷分布特征，分别探究了适用于天线电流带与法拉第屏蔽的主动冷却系统。通过流体动力学、传热学以及结构力学多场耦合分析计算，并基于ITER SDC-IC设计准则利用应力判定标准与等效应变范围-循环次数模型校核天线使用寿命。
　　最后对未来聚变堆中更高的热负荷下法拉第屏蔽的强化换热结构进行了预研。为了开展对法拉第屏蔽强化换热结构的结构设计与热特性研究，模拟聚变装置中法拉第屏蔽单侧受热的运行环境，设计并搭建了一套单侧可变热负荷热特性测试平台。通过加载不同流体入口速度与热负荷强度，对法拉第屏蔽强化换热结构进行了实验研究并与分析结果进行对比。