托卡马克中的电流密度分布对于实现稳态高约束等离子体运行起着至关重要的作用。在先进稳态运行模式中,等离子体完全由非感应电流驱动,包括外部电流驱动和自举电流驱动。通过对电流密度分布的调控,能够有效地避免部分危害较大的等离子体不稳定性,降低内部输运,并提高等离子体的约束性能。此外,在稳态运行模式中,等离子体外部电流驱动主要由射频波和中性束注入系统提供,其造价和驱动效率都极大地限制了未来聚变堆商业化的经济性,而依赖于等离子体压强梯度的自举电流则可以有效地弥补这一部分。已有的研究发现,极向比压与自举电流份额成正相关,通过对极向比压的提高可以获得高份额的自举电流,从而有效降低对外部驱动电流的需求,提高聚变堆的经济性。EAST（Experimental Advanced Superconducting Tokamak）是世界上首台超导托卡马克,也是少数与ITER（International Thermonuclear Experimental Reactor）类似的装置之一。在 EAST装置上开展高极向比压运行模式下的电流密度分布调控并理解其物理机制,一方面对EAST探索高约束高自举电流份额的长脉冲运行模式奠定基础,同时也对未来ITER装置的稳态运行提供有力支持。本论文主要依托EAST装置的外部驱动电流和自举电流开展电流密度分布的展宽实验研究。通过对等离子体参数的优化以及外部电流驱动的有效调节,探索EAST装置高极向比压运行模式下的电流密度分布调控手段。利用偏振干涉仪和运动斯塔克效应诊断作为电流密度分布重建的约束条件进行等离子体动理学平衡反演,依靠大型模拟程序GENRAY、TORAY、CQL3D、NUBEAM等以及Sauter模型对各项电流份额和功率沉积进行计算和分析,理解多参数下的电流密度分布特征。本论文主要研究成果如下:在纯射频波高极向比压等离子体中,通过等离子体电子密度扫描实验研究,发现高电子密度运行有助于电流密度分布展宽。模拟研究发现高电子密度运行能够拓宽极向比压运行区间,从而提高离轴的自举电流份额,有助于展宽电流密度分布;另一方面,低杂波驱动电流密度分布和功率沉积随着电子密度的增大而离轴,进一步展宽电流密度分布。同时,高电子密度运行引起的低杂波驱动效率下降可由自举电流份额的提高和更高的低杂波功率注入来弥补,从而维持完全非感应电流运行条件。射频波的不同注入时刻实验研究发现,芯部电子温度与低杂波电流密度分布存在强依赖关系,低杂波电流密度分布在高芯部电子温度下极易峰化,而在低芯部电子温度下呈现展宽的分布形态。此外,离轴的电子回旋波沉积同样有助于电流密度分布展宽,不足之处在于电子温度梯度和电子密度梯度在离轴电子回旋波下降低,引起自举电流份额的下降,因此需要通过额外的功率注入来维持完全非感应的运行条件。基于射频波与中性束注入的高极向比压实验发现,中性束注入能够进一步拓宽高极向比压的运行区间,并在一定程度上提高自举电流份额,从而展宽电流密度分布。但是EAST装置利用中性束注入功率来提高极向比压仍存在一定的局限性。研究发现,中性束引入的快离子压强是极向比压增大的主要原因,而快离子压强并不贡献自举电流,因此在部分高极向比压等离子体中电流密度分布无法得到进一步展宽,优化快离子压强并减少快离子压强对总压强的贡献对下一步EAST中性束注入实验尤为重要。另一方面,射频波与中性束高功率注入的兼容性以及快离子对内部部件尤其是偏滤器区域的热沉积也是一种考验。为保障在中性束注入实验中的装置安全,在EAST上发展了小凹成像系统,成功地将局部空间分辨率提高了一倍,从而对未来弱剪切和反剪切的物理实验提供有力支持。本论文针对EAST高极向比压运行模式下的电流密度分布展宽开展了一系列的实验与模拟研究,为EAST进一步建立弱剪切或者反剪切位形的电流密度分布并提高整体等离子体约束性能提供了重要的物理理解和实验支撑。