中性束注入是磁约束核聚变装置主要的辅助加热手段，其引入的高能粒子可有效提高等体温度，且有高能成分的等体比近背景成分等体更容易达到聚变点火条件。磁约束装置的特殊位形及等体不稳定性可能引起的显著高能粒子损失一直是聚变等体领域的研究重点。本文立足于EAST物理实验分析，对EAST中性束注入下第一轨道损失，纵场波纹扰动引起的波纹损失，中性束注入下快离子对不稳定性的激发和抑制影响以及带来的损失问题进行了探讨，对EAST物理实验提供详细的理论计算支撑，并对tokamak装置中高能离子物理有更深入的理解。　　本文根据EAST中性束注入物理实验参数计算了全模型下的中性束离化沉积，得到了NBI快离子初始分布以及对应的第一轨道损失，对同向束和反向束共四个可独立运行的离子源束线进行了分析，结果显示反向束注入下的第一轨道损失远比同向束大，较垂直离子源对应的第一轨道损失比较较切向的大，原因是由于实验中的快离子初始沉积位置主要在低场侧，而同向快离子从此初始位置开始的轨道漂移方向朝初始磁面内侧，反向束朝磁面外侧漂移;捕获粒子的轨道宽度远比通行粒子大。本文根据物理实验参数分析排除了波纹磁阱俘获可能带来的损失，并对碰撞影响波纹随机扩散损失通道进行了分析，得到碰撞波纹扩散损失是EAST中性束注入下快离子主要的波纹损失机制。利用一定慢化成分的快离子分布和EAST纵场波纹数据，计算了四个离子源束线单独注入下的波纹损失，得到了损失快离子份额和位置，同向束损失份额较反向束小，损失位置局域在外中平面附近。降低第一轨道损失和波纹损失的有效方法是在避免大尺度MHD不稳定性的前提下提高等体电流以及优化等体密度剖面，其基本决定了快离子沉积分布。　　在众多的等体不稳定性中，本文着重对与NBI加热实验密切的内扭曲模不稳定性进行研究，分别在微扰和线性近似下讨论了NBI快离子对sawtooth和fishbone影响的一般特性和近似解。为精确求解色散关系，本文在理想MHD理论框架下数值计算得到了和诊断一致的内扭曲模结构以及磁流体势能，通过对中性束快离子动理学贡献项的分析计算，得到随着快离子betahot演化下的色散关系解。利用EAST实验参数计算得出，48605炮fishbone激发体积平均β阈值在3*10^-4，对应芯部快离子比压值在6.8*10^-3，指明了在这种平衡位形下fishbone和sawtooth稳定区。为在现有中性束工程布局下探索更多可能的等体运行稳定区，本文在同一运行条件下考虑了相同束参数条件的反向柬加同向束加热方案，通过求解色散关系得到体积平均快离子比压稳定区达4*10^-4，稳定区较单独同向注入下稍宽。通过内扭曲模和中性束注入下快离子相互影响的能量原理分析，EAST-NBI的现有工程布局下，快离子对sawtooth有强烈的致稳效果，实验中也发现sawtoo th period在NBI加热实验中增大的现象，由于巨型sawtooth对等体约束和杂质聚芯的危害较大，本文研究建议EAST物理实验中反向和同向NBI同步调制运行，注入脉宽小于能量约束时间，即增加了NBI工作时间，也防止sawtooth幅度过大，该工作为实验运行提供了参考指导。　　为计算fishbone扰动引起的快离子损失，本文分别利用TRANSP/NUBEAM中fishbone损失简化模型以及导心程序ORBIT在内扭曲模扰动下跟踪快离子的方法，由实验诊断测量的扰动幅度和频率定标得到了快离子损失份额、位置和能量等信息，fishbone引起的快离子损失在极向和环向有局域性，在n=1，m=1扰动幅度在5.4*10^-3下损失份额约10％，fishbone引起的损失份额同不稳定性期间中子产额降低估算出的快离子损失份额接近。损失快离子的能量在20-45keV，理论计算下fishbone period在0.95ms，相关计算同诊断结果一致，为相关物理分析和实验运行提供坚实基础和参考。　　此外，CFETR概念设计得到顺利开展，为在聚变堆中更自洽的计算快离子损失，本文分析了离轴中性束注入和DT聚变alpha粒子的快离子分布函数，并根据装置工程设计参数计算了两种快离子的纵场波纹损失以及碰撞率的影响，结果显示DT聚变alpha粒子损失份额比中性束快离子大，主要原因是速度空间分布的不同。计算结果验证了本文关于无碰撞波纹随机扩散是聚变实验堆alpha粒子主要波纹损失通道的理论分析。利用理想MHD程序对内扭曲模稳定性以及快离子损失进行了初步计算，该工作为后续概念设计尤其是评估聚变堆MHD不稳定性下高能粒子约束提供坚实基础。