等离子体破裂是影响托卡马克型核聚变装置稳定运行的一大主要因素。等离子体破裂的发生不仅会导致放电过程中断，破裂期间产生的热沉积、晕电流以及逃逸电子等产物还会对装置壁及内部结构造成损害。目前，国际上主要采用杂质注入的手段实现对等离子体破裂的缓解。对于以国际热核聚变实验反应堆为首的未来大型托卡马克装置而言，较高的逃逸电子雪崩放大倍数使得逃逸电子的产生很难被单次杂质注入完全抑制，从而可能形成十兆安量级的逃逸电流。逃逸电流携带的巨大能量同样会对装置产生损害，需要被有效地耗散。
　　基于J-TEXT(Joint-Texas EXperimental Tokamak)托卡马克平台，完成了对等离子体破裂过程中逃逸电流抑制与耗散的实验研究。实验中选择使用主动注入氩气的方式触发等离子体破裂形成逃逸电流。逃逸电流的转化率约为破裂前等离子体电流的50%。针对J-TEXT常见的放电参数，建立了破裂过程中逃逸电子产生的一维模型。该模型包含了Dreicer、热尾部、雪崩等三种主要的逃逸电子产生机制，使用有限差分法对包含给定的电子温度演化的一维麦克斯韦方程组进行求解。模拟结果表明，在J-TEXT上的低密度放电发生等离子体破裂的情况下，Dreicer机制在逃逸电子产生过程中占主导地位。进一步模拟表明，在逃逸电子产生阶段提高等离子体电子密度和临界电场可以有效降低逃逸电子产生速率，故而通过投入杂质在J-TEXT上实现逃逸电流的抑制是具备可行性的。除此之外，还对不同种类和数量的杂质对逃逸电流的耗散效果进行了模拟，发现逃逸电流耗散率随杂质数量的增加而增大，且使用氩与氪等高Z杂质可以获得较好的耗散效果。
　　基于模拟结果开展了在逃逸电子产生阶段使用大量杂质气体注入系统抑制逃逸电流的实验。通过改变氩或氪两种杂质气体的投入时刻，提高了在等离子体破裂的热猝灭和电流猝灭阶段的电子密度。实验结果表明，当足量的杂质气体在热猝灭阶段被注入到等离子体中时，逃逸电流的形成可以被完全抑制；当足量的杂质气体在电流猝灭阶段被注入到等离子体中时，逃逸电流可以被降低到参考值的20~60%。分析表明，在热猝灭阶段注入杂质可以提高电子密度，从而有效抑制基于Dreicer机制的逃逸电子增长；而在电流猝灭阶段注入杂质除提高电子密度外还提高了逃逸电子产生的有效临界电场，从而可以有效抑制逃逸电子的雪崩增长。
　　完成了基于大量气体注入系统和散射弹丸注入系统的逃逸电流耗散实验。通过大量杂质气体注入系统向逃逸电子束中注入大量的氩或氪杂质，实现了最高28MA/s的逃逸电流耗散速率以及最高15%的能量耗散率。实验发现，杂质气体对逃逸电流的耗散效果随注入杂质量的增加而增强，但当气量较大时会逐渐达到饱和。分析表明，逃逸电流耗散效果的饱和主要是由于气体注入阀门特性对注气速率的限制，以及逃逸束逐渐远离注气口引起的杂质混合效率下降导致的。与此同时，逃逸电流耗散过程中内感的增加也会导致逃逸电流耗散速率增长的趋势减缓。此外，本文初步开展了基于散射弹丸注入系统的逃逸电流耗散实验。实验表明，投入氩杂质弹丸获得的逃逸电流耗散速率低于投入数量相近的氩杂质气体。推测可能由于固体杂质在低温等离子体中的混合效率较差，具体原因有待进一步实验研究给出。对逃逸电流耗散阶段的热辐射不对称性的分析表明，杂质注入口附近的热辐射峰化因子较高。下一步可通过改进杂质注入方式等手段改善辐射分布的不对称性。