针对钨作为托卡马克装置中的面向等离子体材料,本文详细分析了不同边界等离子体状态下钨的腐蚀情况,对钨的腐蚀机制,以及偏滤器靶板和第一壁腐蚀的钨对芯部钨浓度的影响开展了研究。研究内容分为两个部分:1,研究了 DⅢ-D装置高约束模式运行状态下偏滤器钨的腐蚀机制;2,评估了 CFETR不同边界等离子体状态下偏滤器和第一壁的腐蚀情况,以及芯部的钨浓度水平。对于DⅢ-D装置,为了研究高约束运行模式下钨的腐蚀与边界局域模(ELM)之间的关系,在钨环系列实验中,3炮具有不同边界局域模特性的放电被挑选出来:单个ELM释放的能量占总储能的比例从3%变化到10%,ELM的频率从18 Hz变化到70Hz。采用一维的自由流体模型(FSM)来分析ELM从中平面到靶板的输运时间,以及靶板上的电子密度。通过ELM的输运时间推测从台基区输运出来的碳到达靶板时的价态,而ELM期间靶板上的电子密度有助于获得精确的钨有效电离光子比(S/XB)。OEDGE程序被用来模拟没有ELM时钨的腐蚀,而一个基于TRIM.SP溅射程序开发的简单分析模型被用来计算ELM期间钨的腐蚀情况,且在这两部分模拟工作中,钨环上都被认为是沉积了部分碳的碳钨混合材料。OEDGE的模拟结果显示,在碳钨混合材料中碳的原子比例为0.3-0.6之间时,钨的腐蚀率对碳的原子比例不敏感,且在这个范围内OEDGE对钨腐蚀的模拟结果能与实验值吻合的很好。然而对于ELM时的模拟表明,混合材料中碳的比例应该在0.3左右。有、无ELM时钨的腐蚀主要都是由碳的溅射导致的,但是其腐蚀机制不一样。没有ELM时,钨的腐蚀主要是由混合材料上腐蚀的碳的再沉积过程导致的,而ELM期间,在打击点附近钨的腐蚀主要是由芯部输运出来的C6+的轰击导致的。为了反演出和ELM期间钨腐蚀的实验数据相同的结果,在分析模型中C6+的径向衰减长度被设定为小于D+的径向衰减长度,而碳和氘的径向衰减长度之比被证明与ELM期间的能流密度有关。对于CFETR装置,本文分析了不同靶板运行状态下、不同充气位置时、充不同杂质气体时,偏滤器靶板及第一壁钨的腐蚀情况,以及腐蚀的钨对芯部钨浓度的贡献。结果表明,相对于低再循环和高再循环状态,运行在脱靶状态是唯一可以接受的选择。当达到偏滤器脱靶状态时,边界杂质气体的具体充气位置对最终杂质的分布,及芯部钨浓度的影响不大。相对于偏滤器,第一壁腐蚀的钨更容易进入芯部,因此脱靶状态时,第一壁的钨腐蚀成为决定芯部钨浓度的关键。对比相同位置充入氩,氖和氮的算例,氩的辐射能量最强,在达到相同边界总辐射量时,氩在等离子体中的浓度相对最小,所引起的第一壁钨腐蚀也最小,因此从减少芯部钨浓度的角度来讲,充氩是相对最好的选择。