聚变装置边界等离子体中的杂质输运问题是未来聚变装置中要面临的重要问题,其对维持聚变装置的高效运行和提高等离子体放电性能都有重要的意义。首先,边界的杂质会渗透进入等离子体芯部,稀释背景等离子体密度,进而降低放电效率。其次,杂质辐射造成的能量损失,会使得芯部等离子体约束能力降低,严重时甚至会导致装置放电终止。但同时,杂质辐射又可以降低聚变装置偏滤器靶板的热负荷,缓解靶板的热损伤,从而延长偏滤器的使用寿命。因此,为了充分理解杂质粒子在边界复杂的输运特性,探究如何有效地控制边界杂质的辐射,开展对聚变装置中边界杂质的输运研究是十分必要的。锂被认为是一种很有潜力的面向等离子体材料,可以显著改善等离子体性能、提高聚变装置的稳定性。作为一种低Z杂质,锂产生的辐射以轫致辐射为主,且比高Z杂质低两个数量级。锂材料熔点低,容易液化,并形成具有自愈性的液态表面。不仅如此,沉积的锂杂质还会反应吸收背景等离子体中的碳氧杂质,从而降低等离子体杂质密度。因此,在聚变装置中注入锂杂质的模拟研究具有重要意义。在本论文的工作中,我们使用三维边界流体程序EMC3-EIRENE模拟了EAST装置中注入锂粉的实验,进而理解锂杂质在边界区域的输运和辐射特性。在本文的第一部分,我们简介了磁约束核聚变的背景知识、未来聚变装置中将要面临的种种问题以及锂在各个聚变装置中的应用。第二部分介绍了三维边界杂质输运的基本物理模型,EMC3-EIRENE程序流体方程的建立以及该程序在不同装置中的应用。第三部分,我们使用EMC3-EIRENE程序模拟了EAST装置锂粉注入实验,研究了不同价态锂杂质在边界区域的输运特性、辐射特性以及锂杂质注入对靶板能流沉积的影响。模拟结果显示,Li1+离子和Li2+离子都主要沿着所在的磁通管输运,在环向上呈现非对称分布;Li1+、Li2+和Li3+离子的分布主要取决于其电离净源的分布;在贴近打击点附近注入锂时,锂杂质会辐射大量的能量,显著降低对应方向偏滤器靶板的能流沉积,而当注入位置远离打击点时则无此现象。最后在第四部分,我们对本文的主要工作进行了总结。