随着磁约束高温等离子体聚变实验参数的不断提高，托卡马克装置上以氘(D)为主离子的放电中聚变中子产额也随之增大。通过对中子辐射强度、能谱、空间分布的测量，结合其它诊断可以获得等离子体中子产额、聚变功率、离子能量分布、离子温度及其分布、离子密度及其分布、磁流体动力学(MHD)行为、粒子输运、波的功率沉积及加热效果等重要信息。本论文以EAST和HT-7上的中子诊断为基础，结合中子输运模拟计算，重点研究了射频波加热及电流驱动等离子体下的中子行为，并对波的加热机制及物理过程作了深入的分析讨论。　　 EAST上目前的中子诊断系统包括注量和能谱测量，在建的有一个6道垂直方向测量等离子体上半空间的中子阵列系统。注量诊断系统采用两种不同灵敏度的3He正比计数管和一支235U裂变电离室，这三种探测器对热中子的灵敏度依次相差一个量级，有利于扩展诊断系统的有效计数动态范围，可以较好的应用于EAST中子产额随放电参数变化巨大的实验研究。探测器与高信噪比的电荷灵敏前放、快速脉冲成形滤波放大器以及单道脉冲幅度分析器构建了中子注量的脉冲信号处理电路。能谱测量系统采用的是BC-501A液体闪烁探测器及相应的n-γ甄别电路，并采取解谱技术由实验测得的反冲质子谱解出中子能谱。HT-7上由于目前的中子产额较低，主要采用高灵敏度3He和BF3正比计数管作中子注量的监测。　　 在目前不具备原位刻度的情况下，为了得到聚变中子产额等相关重要信息，考虑装置结构的中子输运计算结合探测器是通常采用的手段。本论文中采用了蒙特卡罗方法(MCNP程序)进行中子输运的计算，由于MCNP缺乏有效的建模手段，我们使用了蒙特卡罗自动建模软件(MCAM)实现EAST的CAD模型与MC计算模型之间的正、反向转换，它还具备自动建模、模型预处理和模型分析等辅助功能。最后由蒙卡程序计算出EAST上中子的输运系数，结合探测器的绝对探测效率，得到235U裂变室的标定因子为6.91×109。模拟计算结果通过实验测量的离子温度和中子能谱形状验证了其可信性，结果的不确定度小于10％。　　 中子是聚变反应的直接产物，可以直观反映波的加热效果。低杂波(LHW)EAST和HT-7射频波加热及电流驱动等离子体下的中子行为研究对电子逃逸起到了有效的抑制作用，从而使γ射线和光中子被抑制在一个较低的本底水平。相同实验条件下，扫描其中一种参数，得到中子产额与其的依赖关系。密度扫描实验显示中子产额与主离子密度的依赖关系为ni(2.27±0.1)，强于理论上的平方关系。分析表明：随着离子密度的增长，更频繁的电子与离子碰撞导致的离子温度上升是主导因素；中子产额受等离子体欧姆功率和能量约束时间的影响，与等离子体电流的依赖关系为IP(4.37±0.18)，远强于新经典坪区纯欧姆加热下的平方关系，引入L-模等离子体定标率能量约束时间与等离子体电流的关系所带来的修正，其结果约为I4P，接近实验的观察结果；在LHW功率扫描实验中，中子产额没有随着功率发生明显变化，说明主离子没有得到有效的加热。仔细分析比较发现：随着LHW功率的增长，电子与离子碰撞时间增长而能量约束时间减小，导致电子与离子间的热交换下降，其综合的效果是主离子温度随LHW功率的变化很小。最后统计出了EAST上L-模实验下中子产额与这些主要物理参数的关系Y～(9.61±3.1)ni(2.49±0.12)IP(3.99±0.14)PLHW-(0.19±0.05)。中子产额与这些参数的全局拟合与对单一参数扫描得出的拟合结果基本上是一致的。　　 HT-7和EAST上的离子回旋波(ICRF)加热实验取得了显著的成果，主要包括模转换和少数离子加热两种机制。在HT-7硼化壁处理条件下，氢(H)含量在15％以上，此时以模转换加热机制为主。当离子-离子混杂共振层(IIHR)位于等离子体中心附近时，实验观察到中子增长率随ICRF功率的变化最为显著，说明了等离子体离子温度TD的上升或高能D离子的产生。快波在IIHR附近转换的离子伯恩斯坦波(IBW)和离子回旋波(ICW)，并在共振层附近通过朗道阻尼或TTMPR加热电子。计算发现电子-离子碰撞产生的热交换不足以支持离子温度和内能的增长，而且ICW对H基频和D二次谐频(以下简称H(2D))的回旋阻尼作用较弱，所以有可能是模转换的IBW对D的3/2非线性加热。这种非线性加热机制会产生高能离子，并进一步促进IBW对离子的功率沉积，从而引起中子产生率的显著增长。2011年后HT-7装置采用锂(Li)化壁处理手段控制杂质辐射，等离子体的主要成分为D、H和Li。由电荷交换复合谱仪(CXRS)或中子产额推得离子温度的增长与离子回旋波功率的关系较早期模转换下的增长效率高出了倍。被快波(FW)、模转换的IBW和ICW加热的电子与离子间通过碰撞产生的热交换不能支持离子温度和内能的增长；H(2D)回旋阻尼作用较弱，没有高能D离子的产生。经实验及数值模拟分析证实模转换的IBW对7Li的二次谐频回旋吸收为主要加热机制。少数离子7Li的二次谐频回旋共振层位于IIHR的高场侧较近的位置，模转换的IBW在其附近较窄的范围内产生强烈吸收，沉积的功率密度约为30％，近似于电子对波能量的沉积。被加热的7Li通过碰撞传递能量给电子和主离子D，从而达到对等离子体的整体加热效果。　　 HT-7和EAST装置上通过锂化壁处理的手段有效控制H在D等离子体中的含量<10％时，H(2D)位置靠近混杂共振层，考虑到多普勒效应，混杂-截止对附近较强的波的偏振倾向于加热离子，这时H少数离子的加热占主导。HT-7上的少数离子加热实验中，中子的增长幅度大约为相同等离子体参数模转换下的两倍，离子温度在加波后增长了～0.8keV。EAST少数离子加热实验中子产额达1011n/s，由中子产额和弯晶谱仪(PXCS)给出ICRF阶段中心离子温度为Ti0=1.33keV，说明有效的离子加热。中子能谱的测量结果显示没有高能D离子的成分，等离子体麦克斯韦分布。TRANSP程序模拟结果表明少数离子H吸收了绝大部分波能～90％。快波和模转换的ICW主要加热H离子，这可能会产生高能量的H，H在慢化过程中通过碰撞传递能量给电子和D，从而达到了等离子体主离子的整体加热效果。