2009年，HL-2A装置物理实验通过优化装置各个系统，用总功率达4.5MW（ECRH/2MW，NBI/1.5MW，LHCD/1MW）的等离子体辅助加热和分子束注入加料等系统，重点开展了探索HL-2A等离子体从低约束模式向高约束模式转化的专题物理实验研究；同时还开展了粒子输运、杂质输运、边缘物理和湍流、等离子体磁流体不稳定性方面的研究。 2009年度HL-2A装置在高参数、高约束等离子体实验中，获得了一系列新的物理实验结果及具有国际先进水平的创新性研究成果。主要成果如下：

    1）2009年4月，在HL-2A装置上的低纵向磁场参数条件下，利用兆瓦级(1.2兆瓦)电子回旋加热与高功率（0.9兆瓦）中性束加热的协同加热，首次成功地获得了可重复再现的具有第Ⅲ类型ELM的高约束模等离子体放电。这是国内托卡马克装置上首次实现高约束(H模)运行模式，是我国磁约束聚变实验研究史上具有里程碑意义的重大进展，标志着我国磁约束聚变能源开发研究综合实力与水平得到了长足的提高，为更高水平的研究创造了条件，使我国在国际聚变界拥有更高的学术地位和发言权，也将为ITER项目建设做出更大的贡献。
 
    2）等离子体输运研究与边缘和偏滤器物理研究：在具有第Ⅲ类型ELM的高约束模等离子体边缘观测到边缘输运垒（ETB）的存在并开展了瞬态ELM输运研究。对ELM下的材料极限、从约束区到第一壁ELM能量和粒子输运、以及偏滤器ELM能量通量的时间尺度、沉积区域等进行了研究。

    3）湍流及带状流研究：首次在悬浮电位的功率谱上同时观侧到0-5kHz低频带状流和测地声带状流（约10kHz）的峰值。分析确定了在HL-2A边缘等离子体中同时存在低频带状流和测地声带状流，这一新发现已在Phys. Rev. Lett.上发表。

    4）利用高时空分辨率的静电往复快速探针系统获取的数据，对刮削层中的间歇性相关结构Blob的统计特性做了详细分析。初步估计了Blob在时间空间发生的概率为18%，而它携带的粒子通量能占整个粒子通量的58%。

    5）先进的加料方法及其物理实验研究：研发了强场侧分子束注入的关键技术，利用分子束注入进行了等离子体密度控制；用脉冲分子束做扰动源进行了输运研究，通过实验与模拟计算结合证实了局部粒子输运垒的存在，这是一个新的发现。

    6）宏观磁流体不稳定性(MHD)研究：在国内首次观察到新经典撕裂模的存在，分析表明其磁岛的非线性演化与新经典撕裂模理论预言的结果一致。在新经典撕裂模的间接控制研究方面，开展了利用电子回旋加热控制中性束高能离子产生的巨型锯齿振荡的这一前沿课题研究工作。

    7）高能粒子物理研究：在ECRH加热条件下，首次观测到高能电子激发出的一种新的阿尔芬本征模；而在中性束加热中，在国内首次观测到了具有10～15 kHz的低频离子鱼骨模等许多重要的高能粒子物理现象。

    在HL-2A装置实验技术上，实现了兆瓦级电子回旋加热、中性束加热，以及二者的协同加热，运行中NBI功率超过0.9MW，常规运行达0.7MW，ECW X模高功率稳定输出，通过密度反馈实现了在偏滤器位形下对等离子体密度和波形的有效控制，通过高压电源技术研究使斩波直流开关高压电源系统的容量扩展为８０kV/120A，为高功率加热下的高约束实验创造了有利条件。新研发成功的多道韧致辐射、可见光成像、外差多普勒反射、X模微波反射仪等面向高约束(H模)运行模式的先进诊断系统成功投入应用，使得HL-2A装置H模等离子体诊断技术水平跨上一个新台阶。通过HL-2A装置先进等离子体加料技术研究，完善了强场侧分子束注入和CJI加料技术，完成了40发挤压式弹丸注入系统研制，提高了加料的可控性和灵活性。此外，还紧跟国际聚变研究前沿，开展了等离子体的理论和数值模拟与仿真研究。结合HL-2A装置物理实验，开展了等离子体各种不稳定性及输运数值模拟编码的研制，对HL-2A弹丸加料、电子回旋加热和H模放电等重要物理现象进行数值模拟研究，建立撕裂模、边缘局域模、电阻壁模和有关输运的物理模型。还通过开展大型装置控制系统、数据采集与处理系统的优化与改进，完成装置并行实时数据处理系统的开发、远程实验终端及MDSPLUS国际合作实验数据系统的测试平台搭建等。