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在磁约束受控热核聚变装置——托卡马克上进行偏滤器位形等离子体研究，与限制器位形等离子体相比较，人们较容易获得高约束模式的等离子体。自从这方面的理论上世纪八十年代在德国的ASDEX托卡马克装置上得到验证以来，世界各国从事托卡马克核聚变研究的实验室纷纷将研究的重点转移到偏滤器等离子体位形的研究。EAST全超导托卡马克，是我国自行设计建造、可从事高参数、长脉冲偏滤器等离子体位形研究的，非圆截面热核聚变试验装置。它的建成不仅标志着我国结束了没有由自己建造可从事偏滤器位形等离子体位形研究的装置的历史，同时为我国的受控热核聚变研究跻身于世界先进行列搭建了一个先进的平台。
本文阐述了偏滤器等离子体特点和偏滤器基本结构。根据物理计算所获得的等离子体位形，考虑到EAST装置不同拉长比和三角形变的等离子体位形，建立有较宽范围适应性的偏滤器基本结构。获得不同加热功率和不同的边界等离子体密度情况下，偏滤器靶板上的热流密度分布及电子、离子温度。根据EAST今后物理运行的需要和可实现的工程条件，确定适合EAST今后实验的合适参数。根据需要优化偏滤器的结构，获得有利于降低偏滤器面对等离子体表面的热流密度，有利于中性粒子和杂质的排除，有利于承受来自晕电流的电磁力和温度变化的热应力，同时还可有效利用真空室内的有限空间的偏滤器结构。分析了在不同类型等离子体垂直位移事件发生时，偏滤器靶板上以及单块石墨瓦上HALO电流的大小及所产生的电磁力的大小。根据电磁力载荷和其它载荷，建立适当的偏滤器靶板和支撑结构，采用有限元法对结构进行应力分析，根据分析的结果，对偏滤器结构进一步优化，从理论上证明优化后的偏滤器靶板和支撑在极限情况下能保证结构上的安全性。根据物理分析所获得偏滤器靶板的热流密度分布，建立适当的主动水冷却系统。采用有限元分析的方法，分析计算偏滤器靶板的第一壁材料上的温度分布及热应力。根据计算结果优化确定水冷系统和热沉结构，运用理论分析和台面试验的方法证明在不考虑边界局域模、装置在长脉冲稳态运行条件下，石墨瓦表面的温度是否可以控制在一定范围内。根据物理分析所获得的中性粒子和杂质所产生的气体载荷和优化后的偏滤器靶板结构。计算分析了偏滤器提供给被抽气体气体的流导是否足以及时将这些气体抽出装置，分别计算了外置式抽气系统和内置式低温泵对偏滤器所提供的有效抽速，并对内置式低温泵的相关参数进行了分析计算，同时考虑了面对等离子体部件各模块之间间隙处减小中性气体和杂质返流的结构。结构设计上充分考虑了偏滤器靶板面对等离子体面相对磁面的精度要求，分析了采用光学测量方法建立安装基准、控制安装精度的步骤。