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磁约束核聚变（Magnetic Confinement Fusion，MCF）是实现受控核聚变极具潜力的方式之一，其对大电流和强磁场提出了较高需求。大型超导磁体技术是未来实现MCF应用的关键。目前的MCF超导托卡马克磁体多用低温超导体制作，相较低温超导体而言，高温超导体具有更高的工作温度、更大的临界电流密度以及更强的临界转变磁场。因此，MCF磁体的高温超导化研究具有重要意义。本文立足于高温超导带材的发展现状，并结合高温超导磁体的一般性设计方法和MCF托卡马克装置中环向场磁体的设计原则，对面向MCF的高温超导环向场磁体的设计和试制展开了一系列基础性研究。具体工作如下： （1）基于电磁场基本理论、弹性力学理论、有限元法和电磁-应力耦合分析方法，提出了面向MCF的高温超导环向场磁体的多物理场耦合设计方法； （2）采用有限元法和遗传算法设计了20K下通流能力不小于200A、储能量为5kJ的高温超导圆环线圈-环向场磁体；并在带材用量和线圈个数均固定的前提下，探索了磁体结构参数的变化对储能量、工作电流和电感值的影响规律； （3）研发了高温超导D型线圈-环向场模型磁体。包括D型磁体电磁部分、支撑结构及其导冷结构的设计，低温系统的选型，D型线圈的力学性能校验，以及磁体的总体装配和系统调试； （4）实验验证了D型线圈-环向场磁体的性能。实验结果表明，磁体的最大通流能力为200A，最大储能量为6.4kJ，满足设计要求；在实验过程中，磁体具有良好的动态稳定性。