CAT-1悬浮偶极场超导环平衡稳定分析

天环一号(CAT-1)是国内首个采用磁悬浮偶极场磁体设计的磁约束等离子体装置。根据CAT-1装置总体目标和参数设计要求，采用线电流简化模型，基于矢量磁场、力学平衡及动力学等方法，对悬浮磁体稳定性进行了分析计算，给出了装置悬浮磁体、托举线圈和状态调节线圈的总体尺寸、空间位置与布局、电流、重量、特征稳定性能及作用关系等设计参数。结果表明：对于CAT-1装置的悬浮磁体1 200 kg、电流5 MA、悬浮距离2.0 m设计目标，托举线圈半径最优值为1.7 m,相应的电流为3.49 kA,为实现对悬浮磁体偏移运动的有效阻减及控制，平衡点附近工作区域应限制在|Δz|<100 mm、|Δer|<50 mm、|Δα|<π/24。