开发核聚变能源是人类社会解决能源问题的根本途径。以托卡马克为代表的磁约束聚变是获得可控核聚变能源的两个主要技术路线之一。托卡马克燃烧等离子体中的聚变反应会产生大量的热,必须及时从芯部排出,否则将会影响芯部等离子体的稳定性。特别是在高约束模式(H-mode)运行条件下,主等离子体边缘会形成很强的温度、密度梯度,产生爆发性的边缘局域模(Edge Localized Modes,ELMs)造成对第一壁的热冲击。另一方面,刮削层区等离子体与器壁的相互作用也会对第一壁造成损伤。因此,人们几乎不再使用限制器来保护第一壁,而是引入偏滤器磁场位形。偏滤器位形保护了第一壁整体,使其与等离子体相互作用大大减弱,但是这同时使得偏滤器靶板成为整个托卡马克装置中热负荷最为集中的部件。稳态运行条件下,国际热核聚变实验堆(英文简称ITER)的偏滤器靶板平均热通量可达到10MW/m2;而在中国聚变工程试验堆(英文简称CFETR)中的偏滤器靶板设计参数更是高达数十MW/m2。这样大的热负荷条件下,在边缘局域模(ELMs)大规模爆发的时候会使得所有金属靶板材料面临融化风险。所以,偏滤器靶板的热负荷问题若得不到解决,托卡马克的长时间稳态运行无从谈起。因此,偏滤器区域靶板上的高热负荷控制研究成为托卡马克物理研究的关键性前沿科学问题。本论文工作在“国家重点研发计划政府间创新合作专项磁约束核聚变能发展研究”课题“高热负荷条件下偏滤器材料与部件的行为”(2018 YFE0303105)支撑下,围绕偏滤器靶板的高热负荷控制的若干问题展开。论文主要研究内容包括:构建偏滤器靶板基本构件的传热过程数值模拟模型,对在不同热负荷服役条件下的靶板钨铜单元块热响应性质进行数值模拟研究,并对改善钨铜单元块高热负荷服役条件的倒角方案进行测试评价,并提出可能的改善措施。