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CFETR中国聚变工程实验堆是中国为了填补ITER和DEMO之间的科学差距，演示连续大规模聚变能安全稳定发电的工程可行性而建设的聚变工程计划。CFETR采用全超导磁体，其中心螺线管线圈要达到12T的最大磁场以及1.5T/s磁场变化率要求，目前能够达到这一要求的只有Nb3Sn CICC超导材料。而国内没有制造大型Nb3Sn超导磁体的经历，因此有必要制造一个Nb3Sn模型线圈以积累相关经验，并测试Nb3Sn磁体的各项物理、机械性能，为CFETR的中心螺线管线圈设计制造提供依据。 本文首先介绍了模型线圈使用的Nb3Sn CICC导体的各项性能，验证了其在模型线圈工作状态下的安全性;根据模型线圈导体的空间分布提出了基于微元电流法计算线圈周围磁场分布的数值算法，并依照此方法编写MATLAB程序方便快捷地计算出了详细的磁场分布，同时使用AnsoR软件建立模型线圈的有限元模型以计算磁场分布，将两种方法的计算结果进行比较，验证了数值算法的正确性和可行性。 确定了模型线圈满足物理目标的结构设计后，计算了在最大磁场下模型线圈各匝线圈所受电磁力以及整个模型线圈所受合力，并给出了径向、轴向电磁力的详细分布，给线圈的机械设计和预紧结构设计提供了参考依据;分析了最大运行电流下模型线圈导体铠甲和绝缘层的应力和形变;利用“行电感”的概念用数值法计算模型线圈的电感参数，并与有限元方法计算结果进行比较。 最后参考国内外其他超导托卡马克装置，确定模型线圈使用同绕线法作为失超保护的检测方法，并给出了失超保护主电路的参考设计方案，结合前文计算出模型线圈的电感参数，根据模型线圈的卸能要求计算了卸能电阻的取值范围，并对卸能电阻的材料进行了选型，确定了电阻使用材料的截面积和长度，为卸能电阻的结构设计奠定了基础。