在托卡马克聚变装置中,从低约束模式（L模）转换到高约束模式（H-模）通常伴随着周期性爆发的边界扰动现象,这种现象被称为边界局部模（ELM）。伴随着ELM的爆发会有等离子体粒子和能量的排出,会给聚变装置第一壁材料带来非常高的局部瞬态热负荷,造成第一壁材料出现龟裂、熔化、蒸发,烧蚀等现象,降低第一壁材料的使用寿命。但ELM也有其有益的作用,如ELM在H模台基区域具有很强的输运能力,能够有效地将芯部杂质排出,避免因芯部杂质聚集而导致的等离子体崩塌。因此,研究如何实现对ELM的有效控制避免ELM带来的不利因素且充分利用ELM的有益方面,对EAST及未来聚变装置高约束长脉冲的稳定运行具有非常重要的意义。针对H-模运行模式下ELM控制的问题,本论文首先对H模的实现、各类ELM的产生机制及已有的ELM控制方法进行了深入的阐述。其次,发展升级了亚毫米尺度的锂球制备及清洗技术,能够制备高纯度、高球度和多尺寸锂球,为后续利用锂球注入进行ELM控制提供了原料支撑;对EAST上已有的实时锂粉注入系统进行了结构及控制模块的优化升级,并进行了真空条件下的标定,拓宽了锂粉注入模式,提升了对锂粉注入量的精确控制;发展构建了新型多杂质注入系统,具备进行多种粉末颗粒（如硼粉、锂粉）及球类杂质（如锂球、碳球等）实时注入的能力。之后,利用新型多杂质注入系统及中平面锂弹丸注入系统在EAST上开展了实时锂球、硼粉单独注入及硼粉-锂弹丸同时注入物理实验研究,主要研究锂和硼注入对ELM控制、等离子体品质及其相关的物理机制,取得了如下实验结果:上偏滤器锂球实时注入的实验结果表明:锂球注入能够实现对I类ELM有效地缓解,ELM尺寸随着锂球注入逐渐降低,但ELM频率并无明显变化,通过ELITE程序进行剥离-气球模不稳定性分析发现,在锂球注入实现对ELM的缓解期间,运行工作点远离剥离模和气球模不稳定性阈值边界,但更为靠近剥离模不稳定性阈值边界。实时锂球注入引起边界密度和温度显著降低并导致边界台基区的压力梯度和自举电流均有不同程度的减小是ELM缓解的主要原因。在自发ELM-free H模放电条件下,上偏滤器锂球的注入成功触发ELM,触发成功率达到100%,等离子体芯部的杂质得以有效排出,芯部辐射功率显著降低,等离子体储能增长约10%。上X点硼粉实时注入的实验结果表明:实时硼粉注入能够实现了对ELM完全抑制,有效抑制时间达到了能量约束时间的100倍,且在ELM抑制期间没有出现杂质聚芯,再循环无明显降低,实现了内靶板脱靶。硼粉的注入在激发了一种谐频振荡模,位于等离子体边界台基区域,跨越闭合磁面内外。这种振荡具有净粒子排出的能力,这也是在ELM抑制期间没有出现杂质聚芯的原因。另外,硼粉对ELM的抑制存在流量阈值,只有在硼粉的流量高于这一阈值才能够实现对ELM的完全抑制,研究发现流量阈值与辅助加热功率的大小有关,加热功率越大抑制ELM的流量阈值越高。硼粉和中平面锂弹丸同时注入实验结果表明:在硼粉完全抑制ELM的条件下,锂弹丸注入成功触发了 ELM,触发成功率100%,实现了对ELM频率的完全控制（即ELM频率与锂弹丸注入频率完全一致）,触发的ELM尺寸较相同等离子体参数条件下的ELM尺寸降低了约50%,且由于ELM的存在使得芯部钨杂质维持在较低的水平。另外,触发的ELM与因硼粉注入而激发的边界谐振荡存在一定的“竞争关系”,即ELM的触发会使的谐振荡减弱。通过利用硼粉和锂球注入对ELM控制的研究,拓宽了对于抑制及缓解的方法,其中实时硼粉注入实现了可重复、“宽窗口”对ELM的完全抑制,为未来聚变装置实现高参数稳态运行提供了一种新的途径。另外通过在硼粉完全抑制ELM情况下,利用锂弹丸注入成功触发ELM,实现了对ELM频率的完全控制,且触发ELM尺寸减小了 50%,为避免ELM缺点利用其优点进行了初步的探索。以上杂质注入对ELM控制的物理机制,需要开展更为深入的模拟研究,但由于杂质注入过程本身的复杂性,现阶段难以对杂质注入控制ELM进行直接模拟,而燃料粒子注入则相对简单,因此本论文先行性地用BOUT++程序模拟研究了燃料粒子注入对等离子体的影响,且模拟结果与实验结果吻合的很好,为以后开展杂质注入的模拟研究奠定了基础。