无论是天体等离子体还是实验室等离子体的研究，磁流体力学描述占有重要地位，在此体系框架内的、使得磁能向动理学能量转化的扰动统称为磁流体力学不稳定性(MHD)。在托卡马克装置中，撕裂模是MHD中使得磁场拓扑结构发生改变，形成岛状螺旋结构，进而使得粒子、能量在磁岛内的输运是以‘平行于磁力线’的方式快速进行的(短路效应)，且等离子体电流密度梯度作为自由能的一类长波长不稳定性。更为复杂的是撕裂模耦合：不同螺旋度的撕裂模同时存在、且相互作用，使得磁场拓扑发生复杂变化，同时产生小尺度MHD模，甚至形成局域随机磁场或磁湍流，严重破坏约束、甚至危害托卡马克安全运行。本文依托我国重要的热核聚变装置，合肥超环(HT-7)和东方超环(EAST)为实验平台，开展托卡马克等离子体撕裂模耦合不稳定性的实验研究。　　 本论文的研究思路是实验观察和理论校验相结合，重在提炼出撕裂模耦合的物理图像，主要的成果如下：　　 1，总结了目前关于撕裂模耦合的理论知识，理解了撕裂模耦合的理论及实验研究方法；实验上借助常规诊断，如电子回旋辐射计(ECE)、软X射线阵列和磁探针诊断，发展和测试了各种现代数字信号处理方法来分析耦合撕裂模的诊断结果，研究了撕裂模耦合的时间动力学特征和导致的磁场空间拓扑改变的特性。　　 2，利用现代激光打孔技术研制了具有精确定位准直器的快速切向软X射线诊断，能够定位研究q=2有理面附近的MHD行为。借助于该系统，研究了m/n=2/1撕裂模及其谐波模的非线性耦合，提出了傅里叶谐波的物理图像，首次用Hilbert-Huang变换谱分析阐明了它的二次谐波不是物理上存在的模，仅仅是饱和m/n=2/1磁岛的形变，进而在误差场电磁力矩的作用下通过非线性耦合产生小尺度磁岛。　　 3，在HT-7上，研究了m/n=2/1，m/n=3/2和m/n=5/3模的非线性耦合，进而产生瞬间磁场随机，导致瞬间小破裂，首次提出随机释放不稳定性的概念。研究结果表明这种不稳定性在较高密度时才会发生，它实际上是边界辐射冷却使得电流剖面峰化而导致上述模的有理面间距离较小、磁岛增长进而容易重叠的结果。论文结合软X射线断层反演和磁探针诊断提炼了物理图像，同时为了使得物理结果更为清晰和可靠，用磁场拓扑追踪分析程序进行了校验，得到了一致的结果。　　 4，研究了逃逸电子在随机磁场中的运动，在EAST的电流下降段，m/n=2/1模和m/n=3/2模非线性耦合产生瞬间磁场随机，基于测试粒子模型详尽地分析了逃逸电子与随机场中小尺度MHD模发生共振回旋作用，进而降低了逃逸电子的能量极限。此研究内容指出了随机磁场(自发产生或共振磁扰动产生)可能作为逃逸抑制的一种有效手段。　　 5，研究了在等离子体破裂阶段，m/n=2/1模和m/n=1/1模发生环向耦合及热电子被加速，产生超热辐射的现象。　　 6，研究了EAST H-mode期间锯齿及撕裂模行为的动力学特征，提出了H-mode下MHD行为与L-H/H-L约束转化存在内在联系的可能(通过磁剪切)。　　 总之，本论文首次系统地从实验研究了撕裂模耦合不稳定性，实验上给出了撕裂模耦合的物理图像，结合时间动力学特征和空间拓扑结构分析了撕裂模耦合导致的约束变差的实验现象，解释谐波的物理图像，验证了逃逸电子与撕裂模耦合产生的小尺度模发生回旋共振作用，进而降低了逃逸电子的能量极限。改写了磁场拓扑追踪程序，总结和积累了分析撕裂模耦合的数据处理方法等。此论文为我今后的科研生涯奠定了基础。