能源对于人类的生存发展至关重要,可控聚变能被认为是最有希望实现的终极能源,最主要的是磁约束可控核聚变装置托卡马克。偏滤器是托卡马克中用来排除来自芯部等离子体的粒子流和热流以及屏蔽杂质的主要部件,是等离子体与器壁相互作用的主要区域。等离子体和器壁材料相互作用,一方面会产生器壁固有杂质粒子污染等离子体,另一方面在高等离子体热流轰击下,偏滤器靶板可能会受到损伤,从而缩短托卡马克装置的寿命。因此需要有效降低偏滤器等离子体温度和入射到靶板的能流负荷,这就要求偏滤器能够有效的辐射能量。再循环过程会通过产生中性粒子在偏滤器区域辐射能量,等离子体温度和密度会对再循环产生影响,而所产生的中性粒子又会对等离子体产生一个反向的作用,从而对整个运行过程产生影响。不同的靶板材料也会对等离子体的再循环产生不同的效果。这一系列问题都需要更深入的研究。另一种有效增大偏滤器能量辐射的手段是杂质辐射,而碳杂质作为固有杂质（当偏滤器靶板材料为碳时）是非常重要的辐射物。因此,定量分析再循环粒子和碳杂质对偏滤器等离子体的影响非常重要。本文采用粒子模拟方法研究粒子再循环和碳杂质对偏滤器的影响,研究内容由四部分组成,第一章概述了核聚变能发展的基本现状以及本工作的研究背景;第二章具体介绍了粒子模拟模型PIC-MCC（Particle-In-Cell with Monte Carlo Collision）,粒子模拟软件VSim以及相关模拟方法;第三章使用VSim软件采用一维空间三维速度（1D3V）的PIC-MCC模型模拟和研究了粒子再循环对偏滤器等离子体的影响,其模拟区域是沿着磁场线的整个刮削层（SOL）。讨论了不同等离子体参数条件下的边界再循环对偏滤器等离子体的影响机制,并分析了不同的碰撞反应对等离子体的影响以及不同的靶板材料（碳和钨）对再循环和等离子体的影响。模拟发现偏滤器靶板再循环产生了一定密度的氘原子（D）和氘气分子（D2）,这些中性粒子会与等离子体发生各种碰撞反应（如电离碰撞,电荷交换,电离解离,激发碰撞,弹性碰撞等）。通过统计全空间的等离子体和中性粒子的温度、密度以及入射靶板的能流和粒子流等,发现靶板附近的中性粒子对偏滤器等离子体有很大的影响,碰撞反应可以辐射能量,降低靶板等离子体温度和能流负荷,促进脱靶的实现。结果还表明碳靶板在偏滤器区域的能量和动量损失都大于钨靶板,仅从再循环的影响角度看,碳靶板有利于脱靶,而钨靶板对芯部等离子体影响更大。第四章采用同样的1D3V的PIC-MCC方法模拟了碳杂质对偏滤器等离子体的影响,并对碳杂质与再循环氘对脱靶影响进行了对比研究。在考虑碳杂质在偏滤器中的作用时,发现碳杂质对偏滤器等离子体具有显著影响,这主要是由于其具有较大的碰撞截面。碳杂质的电离碰撞可以有效增加靶板附近电子的密度,激发反应可以有效的辐射能量,降低靶板附近的电子温度。碳杂质相对于中性氘粒子,辐射的能量更大,更有利于促进脱靶。第五章对本论文的研究结果进行了总结,并展望了未来工作展望。