边缘局域模（ELM）是在高约束（H模）等离子体边界经常出现的一种磁流体力学不稳定性。大幅度边缘局域模爆发对ITER、CFETR等未来大型聚变堆装置而言危害巨大。大幅度ELM不仅影响聚变堆中偏滤器靶板和壁材料的使用寿命,还会产生新的杂质污染主等离子体,严重威胁聚变堆的高约束稳态运行。但另一方面,ELM的爆发又有利于等离子体中杂质以及聚变反应产生的氦灰的排出。简而言之,边缘局域模是一把“双刃剑”,需要对其加以控制和利用。ITER装置的基础运行模式为带有Type-I ELM的高约束运行模式。因此,需要发展边缘局域模控制技术,缓解ELM的爆发。CFETR装置参考的是带有自发小幅度ELM的Grassy ELM运行模式,因此需要对此模式进行深入研究。EAST托卡马克装置具有ITER、CFETR等未来聚变堆的全超导、低动量注入、金属壁等特征,在EAST上开展ELM控制及高频小幅度ELM运行模式的研究可为ITER、CFETR等未来聚变堆提供借鉴。本论文首先分析了EAST上边缘局域模的特征,包括利用快动探针系统分析了Type-I ELM的动力学过程,以及建立了EAST上边缘局域模特征与宏观等离子体参量的统计数据库。统计发现,ELM的频率与幅度成反比。ELM的幅度随着边界安全因子q₉₅的增加而下降,与弦平均密度nel、储能WMHD、归一化比压βN的统计关系弱,与归一化密度nnel/nGW、上三角度δU以及低杂波功率呈一定相关性。统计发现,在有中性束加热的情况下,边缘局域模的幅度随着环向旋转的增加而增加。ELM控制方面,本论文新发展了低杂波高频调制控制ELM技术,并在EAST托卡马克上做了首次尝试。实验表明,只有当低杂波调制频率足够接近自然ELM频率（相差不超过±30%）,调制功率超过阈值功率（¹MW）时,才可能成功调制触发ELM。进一步地研究发现,低杂波调制触发ELM的机理是:低杂波在刮削层中产生螺旋电流丝带（HCFs）,这些电流丝带改变边界等离子体的拓扑结构,造成台基区底部密度的“泵出”,而台基顶部的密度几乎不变,由此形成的局域陡峭的压强梯度最终触发了ELM。高频小幅度ELM运行模式方面,本论文在高q₉₅、高极向比压βp、高δU以及较高内感1i的情况下成功在EAST上建立起稳定重复高约束的高频小幅度Grassy ELM运行。实验研究发现,Grassy ELM的幅度可降低至Type-I ELM的1/10,崩塌区域局限在台基陡峭梯度区。Grassy ELM运行区的粒子控制能力强,钨杂质的排出能力显著强于Type-I ELM运行区。Grassy ELM的获得不依赖于磁场方向和低杂波,fELM>500 Hz的Grassy ELM出现的边界条件是q₉₅ ≥ 5.3,βp ≥ 1.1。Grassy ELM与低旋转、高密度、高自举电流份额以及辐射偏滤器都有很好的兼容性,这有利于在保持芯部高约束的同时,为未来聚变堆探索稳态和瞬态热负荷集成化解决的方案。在低q₉₅下,通过在偏滤器区域充入适量的杂质气体脉冲可以实现从Mixed ELM到Grassy ELM的转换。对Grassy ELM物理机制的研究发现,Grassy ELM与Type-I ELM都是剥离-气球模（PBM）驱动的不稳定性,其线性最不稳定模的模数、宽窄并不能决定ELM的大小。非线性模拟研究发现,Grassy ELM幅度较小的原因为:Grassy ELM的台基初始崩塌后,PBM不稳定性边界较崩塌前扩张,崩塌后的台基处于PBM稳定区,台基停止崩塌,避免了大ELM的产生。Grassy ELM运行区中的高q₉₅、高βp、高δU以及高Shafranov位移都有利于Grassy ELM初始崩塌后,其台基PBM不稳定性边界的扩张。研究发现,趴的台基密度分布以及宽的台基有利于小ELM的获得。Grassy ELM较高的刮削层和台基底部密度有利于保护未来聚变堆的靶板和第一壁材料。