偏滤器是磁约束聚变装置的重要内部部件,其主要功能是排出来自芯部等离子体的热流和粒子流。未来聚变堆中,如何有效控制偏滤器靶板所承受的高热负荷是实现稳态运行所必须解决的关键问题。长腿偏滤器是近年提出的一种先进偏滤器方案,通过延长低场侧偏滤器腿的长度,增加偏滤器靶板的连接长度,有望促进低场侧偏滤器靶板的脱靶,缓解靶板所承受的高热负荷。本论文针对中国聚变工程试验堆(CFETR)的偏滤器高热负荷问题,开展了长腿偏滤器的数值模拟,研究了几何位形变化对偏滤器等离子体的影响。根据CFETR的平衡位形以及真空室的几何位形,初步设计了长腿偏滤器的几何位形。相较于传统的类ITER偏滤器几何位形,将低场侧偏滤器靶板设置于尽可能远离 X 点的位置。利用 SOLPS(Scrape-off Layer Plasma Simulation)程序,模拟了长腿偏滤器位形下的偏滤器等离子体。基于D2充气速率变化的密度扫描结果表明,当D2充气速度达到1.5×1023s-1时,长腿偏滤器的内外靶板等离子体峰值热流密度均处在低于5 MW/m2的水平。与类ITER偏滤器位形的比较表明,随着充气速率的增加,长腿偏滤器的外靶板热流峰密度值下降更快,但内靶板脱靶则需要在更高的充气速率才能达到。进一步模拟研究了长腿偏滤器外反射板长度对内外不对称性的影响。在D2充气速率为1.0×1023 s-1条件下,对不同外反射板长度的模拟结果表明,随着外反射板的长度的减少,外偏滤器靶板峰值热流密度保持在约4 MW/m2,内靶板的峰值热流密度由约11 MW/m2降低至约4 MW/m2。初步分析表明,外反射板长度减少后,中性粒子封闭性变差引起上游电子密度增加,是导致上述变化的主要原因。本文的工作为CFETR长腿偏滤器位形的设计提供了物理基础,对解决未来聚变堆的偏滤器靶板高热负荷问题具有重要的参考价值。