长脉冲稳态运行是EAST托卡马克主要目标之一,长时间等离子体与第一壁相互作用将导致第一壁温度过高,对第一壁的安全提出了严峻的挑战。为了保护装置第一壁的安全,对第一壁在不同放电条件下的热负荷研究特别是瞬态事件热负荷研究、以及高能粒子行为的监测至关重要。基于上述考虑,本文的工作主要围绕EAST红外可见集成诊断系统设计研制,以及基于红外相机测量的第一壁温度对第一壁热负荷求解计算程序的开发而展开。同时对不同放电条件下第一壁热负荷分布以及通过红外可见相机对高能逃逸电子的同步辐射进行了相关研究。具体来说,本文的主要研究内容和创新点如下:1.红外可见集成诊断系统硬件研制。完成了红外可见集成诊断系统设计与研制、对系统相关参数进行了标定。整个光路设计采用小孔成像原理和分光技术,实现了系统具有47°×58°大视场角,以及可以同时获得EAST装置内部红外可见光图像能力。整个系统位于EAST水平K窗口,满足了对N、O、P三个窗口的上下偏滤器、限制器、低杂波天线口温度监测;并采用黑体炉对集成系统透射率进行标定以及通过EAST装置内部的热电偶对石墨材料的发射率标定。2.红外可见集成诊断系统数据采集处理软件开发。完成了红外可见相机数据采集、实时上传数据、以及通过图像处理去除图像抖动程序的开发。EAST装置运行过程中,各个系统采集时间的统一对运行以及实验现象的分析都至关重要,所以红外可见相机需要根据中央时钟发出的统一触发信号进行采集。基于此,通过C++程序开发,建立了红外可见数据实时采集上传程序,实现了统一采集,以及实时上传数据至大采集服务器中,实现资源共享。3.偏滤器热负荷数值计算程序开发。完成了水冷条件下偏滤器靶板二维热负荷计算程序开发,以及考虑沉积层下的一维半无限大模型下的热负荷计算程序开发。主要基于红外相机获得第一壁表面温度作为边值条件,数值求解水冷结构下钨铜偏滤器内部温度分布,最后获得第一壁热负荷。为不同放电条件下第一壁热负荷分布的特征分析,提供基础。4.偏滤器热负荷及逃逸电子行为研究。研究了不同放电条件下第一壁热负荷以及逃逸电子行为。实验发现在密度极限破裂下大破裂前的多次小破裂,每次小破裂发生过程中,上下偏滤器靶板出现很强的带状热负荷。以及VDE破裂下、1MW加热功率下偏滤器靶板上的热负荷最高可以达到11MW/m2。并且存在很强的环向及极向不均匀性。对不同辅助加热下逃逸电子的行为研究发现,低杂波投入前期由于其产生的快电子对逃逸电子的形成具有促进作用,后期由于低杂波增加了非感应电流驱动,降低环电压使得逃逸电子阈值能量提高,逃逸电子被抑制;NBI对逃逸电子的影响主要来至于其增加了非感应电流驱动,降低环电压抑制逃逸电子的产生。