托卡马克等离子体中的撕裂模不稳定性（Tearing mode instability）是一种十分危险的宏观磁流体（Magnetohydrodynamics,MHD）不稳定性。它可以破坏径向嵌套的环形平衡磁面从而形成螺旋磁岛,降低实验中粒子和能量的约束效果,甚至直接导致等离子体大破裂（Major disruption）。大破裂将严重损坏实验装置,造成巨大的经济损失。同时,磁岛内的压强剖面展平引起的自举电流缺失还会导致更加危险的新经典（Neo-classical）撕裂模不稳定性,这将造成约束的进一步破坏,后果不堪设想。反磁剪切（Reversed magnetic shear）位形被认为是实现先进位形托卡马克稳态约束的主要候选方案之一。在反磁剪切位形放电实验中,产生的内部输运垒（Internal transport barrier）极大地提高了约束效果,因而可以达到更高的芯部等离子体压强。尽管反磁剪切位形优势明显,但仍然存在不足之处。在反磁剪切位形下,成对出现具有相同安全因子的有理面,这将导致两个有理面上扰动的耦合而发生双撕裂模不稳定性。双撕裂模引起的快速磁重联可以导致等离子体发生离轴锯齿振荡（Off-axissawtooth）,从而造成托卡马克芯部温度的快速坍塌。为了实现稳态约束,必须完全控制撕裂模不稳定性。实验上,可以通过电子回旋电流驱动（Electron cyclotron current drive,ECCD）对撕裂模磁岛进行控制。虽然,目前已有通过电流驱动的方式成功抑制撕裂模和新经典撕裂模的案例,但是电流驱动并不能保证万无一失,一旦失败同样会造成不可估量的损失。对于不稳定性问题而言,最理想的解决方案是在其发生之前就预测其变化趋势,而不是在不稳定性出现之后再采取措施。因此,发展出一种通过主动探测的方式实时监测多模磁流体稳定性的方法,即三维磁流体频谱法（Three-dimensional/3DMHD spectroscopy）。该方法的可行性与可靠性已成功在DⅢ-D和KSTAR托卡马克实验中得到验证。本文的研究内容主要包含四个方面,分别是:先进托卡马克位形下撕裂模的性质、撕裂模的主动控制、多螺旋撕裂模的主动控制以及撕裂模稳定性的实时探测。首先对研究对象的性质进行研究,便于有针对性地采取控制措施;然后,对基本控制手段的控制效果进行研究,来保证基本的控制需求能够被满足;最后,进一步对实时探测稳定性的方法进行研究,从而达到预测不稳定性的目的,力求从根本上解决问题。本论文的结构以及各部分主要研究内容如下:第一章,通过回顾能源消耗与人类社会发展的关系,简要介绍了磁约束可控核聚变的研究背景与意义。接着介绍了研究对象以及一般的研究方法与理论。第二章,首先介绍了大型磁流体本征程序MARS-F,然后采用该程序对先进位形下撕裂模不稳定性在有限等离子体比压条件下的性质进行了系统的研究。研究表明,等离子体比压会导致撕裂模本征模式出现多解现象和有限频率,并且对撕裂模有较强的稳定作用。其中,在大有理面间距情况下,高比压会导致撕裂模转变为外扭曲模,因而可以通过电阻壁抑制其增长。第三章,首先介绍了大型磁流体初值程序MHD@Dalian Code,然后基于该程序研究了电子回旋电流驱动对先进位形下新经典撕裂模的主动控制。研究表明,在合适的控制条件下,电流驱动可以有效抑制新经典撕裂模及其诱发的能量爆发现象。尽早开启电子回旋波源可以取得良好的抑制效果。第四章,采用大型磁流体初值程序MHD@Dalian Code研究了电子回旋电流驱动对多螺旋新经典撕裂模的主动控制。研究表明,在采用电子回旋电流驱动主动控制新经典撕裂模时,不同螺旋度的新经典撕裂模可以互相影响彼此的控制效果,因此需要根据具体的实验环境,有针对性地设计控制方案。第五章,首先介绍了三维磁流体频谱分析法,实验上可采用该方法探测低环向模数的多模磁流体稳定性（例如:撕裂模和扭曲模）。然后采用频谱法中的时域方法对DⅢ-D和KSTAR托卡马克稳态放电实验中的多模磁流体稳定性进行了分析。通过分析,得到了多支磁流体模式本征值随时间的演化关系,并证明了该方法的效率足够用于实验上实时监测磁流体稳定性。最后,采用DⅢ-D实验平衡剖面,通过MARS-F程序进行数值模拟,验证了时域方法的可靠性,并得到了多支本征模式本征扰动的空间分布。最后,对本文的研究结果进行了归纳总结,然后将研究工作的创新点提炼整理,并对未来即将开展的研究作进一步展望。