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中国聚变工程试验堆(China Fusion Engineering Test Reactor，CFETR)的设计目标是实现氘-氚自持聚变反应，并且聚变功率超过1GW，因此，其设计采用大拉长比的等离子体位形以实现高的运行参数，使用包层来实现氚增殖、能量交换等功能。拉长位形必然会带来等离子体在垂直方向上的不稳定性，而包层结构在真空室内部占据大量空间，增大了控制线圈与等离子体之间的距离，从而降低了控制线圈对等离子体垂直不稳定性的控制性能，因此，需要分析包层结构对等离子体控制性能的影响。
本文基于TokSys的刚性线性模型，分析了CFETR包层对等离子体垂直不稳定性致稳性能的影响。在对击穿的分析中，首先以高场侧、真空室中心和低场侧三个位置为击穿中心，进行了零场优化，优化结果表明，在线圈单匝电流限值为55kA的情况下，优化的零场(极向场小于20Gs)区域半径大约为2m，CFETR极向场线圈能够提供的单向伏秒数为231Vs(对应整个放电过程，伏秒数约为462Vs)。以零场优化作为初始条件，在线圈电流变化率限值为20kA/s、电源电压限值为10kV、包层电阻率为10res（10倍基于包层结构的材料组分计算的电阻率）的情况下，计算了击穿过程，并计算了伏秒数消耗，结果显示，在越靠近高场侧击穿，消耗的伏秒数越少。之后，以真空室中心位置为击穿中心，计算了包层结构具有不同等效电阻率时对击穿的影响，结果显示，包层结构的等效电阻率越大，越有利于实现击穿。
在此之后，基于稳定性参数、稳定裕度和等离子体垂直位移增长率，分析了CFETR包层结构具有不同等效电阻率时，对等离子体垂直不稳定性的被动控制的影响。计算得到稳定性参数都大于1，稳定裕度都大于0，表明在被动导体的被动控制作用下，CFETR等离子体垂直不稳定性增长的特征时间在反馈控制系统能响应的时间范围内，因而可以使用反馈控制对垂直不稳定性进行控制。计算得到的等离子体垂直位移增长率，随着包层结构的等效电阻率的增大而增大，但是在减小包层模块No.2或No.5的等效电阻率时，能明显降低垂直位移增长率。
最后分析了CFETR对等离子体垂直不稳定性的反馈控制性能。首先基于反馈性能参数，分析了包层结构具有不同等效电阻率时对反馈性能参数的影响，计算得到的反馈性能参数随着包层结构等效电阻率的增大而增大，而在包层模块No.2或No.5处减小等效电阻率，可以明显地减小反馈性能参数的值，这表明CFETR的反馈控制性能随着包层结构等效电阻率的增大而减小，降低包层模块No.2或No.5的等效电阻率则能提高反馈控制性能。对于CFETR的设计而言，这就意味着，通过“包层-支撑结构-真空室壁”的方式使得包层结构在环向形成连通回路，接触位置应该适当多，以达到降低包层整体等效电阻率的效果，并且接触位置应尽可能多地分布在包层模块No.2和No.5所在的位置，起到减小这两个位置的等效电阻率的作用。然后，基于TokSys的线性模型和D.A.Humphreys等对最大可控位移的分析方法，推导了最大可控位移的计算式，并在包层模块No.2和No.5的等效电阻率为5res、其它模块等效电阻率为10res、控制线圈电源电压限值为10kV、控制系统的延迟时间为1ms的情况下，对比计算了两种计算方法的最大可控位移，由于考虑了电阻性导体中衰减电流的影响，基于TokSys模型推导的最大可控位移的计算值大约是D.A.Humphreys推导的最大可控位移的计算值的2倍。对最大可控位移的计算结果还显示，CFETR仅依靠真空室外部的极向场线圈，不能控制住等离子体垂直不稳定性，因此需要在真空室内部安装快控线圈以实现对等离子体垂直不稳定性的控制。据此，为获得尽可能高的控制性能，以导体之间的电感作为优化目标量，优化了快控线圈的位置，优化结果给出，在快控线圈可以放置的区域中，在其最内侧、最上侧（最下侧）的顶点位置(即RIC1=11.38m、ZIC1=4.1m，RIC2=11.38m、ZIC2=-4.1m)安装快控线圈，能获得最佳的控制性能。然后将快控线圈放置在8个不同位置，对优化结果进行了验证，确定了优化结果的可靠性。
本文基于TokSys的刚性线性模型，分析了CFETR包层对等离子体垂直不稳定性致稳性能的影响。在对击穿的分析中，首先以高场侧、真空室中心和低场侧三个位置为击穿中心，进行了零场优化，优化结果表明，在线圈单匝电流限值为55kA的情况下，优化的零场(极向场小于20Gs)区域半径大约为2m，CFETR极向场线圈能够提供的单向伏秒数为231Vs(对应整个放电过程，伏秒数约为462Vs)。以零场优化作为初始条件，在线圈电流变化率限值为20kA/s、电源电压限值为10kV、包层电阻率为10res（10倍基于包层结构的材料组分计算的电阻率）的情况下，计算了击穿过程，并计算了伏秒数消耗，结果显示，在越靠近高场侧击穿，消耗的伏秒数越少。之后，以真空室中心位置为击穿中心，计算了包层结构具有不同等效电阻率时对击穿的影响，结果显示，包层结构的等效电阻率越大，越有利于实现击穿。
在此之后，基于稳定性参数、稳定裕度和等离子体垂直位移增长率，分析了CFETR包层结构具有不同等效电阻率时，对等离子体垂直不稳定性的被动控制的影响。计算得到稳定性参数都大于1，稳定裕度都大于0，表明在被动导体的被动控制作用下，CFETR等离子体垂直不稳定性增长的特征时间在反馈控制系统能响应的时间范围内，因而可以使用反馈控制对垂直不稳定性进行控制。计算得到的等离子体垂直位移增长率，随着包层结构的等效电阻率的增大而增大，但是在减小包层模块No.2或No.5的等效电阻率时，能明显降低垂直位移增长率。
最后分析了CFETR对等离子体垂直不稳定性的反馈控制性能。首先基于反馈性能参数，分析了包层结构具有不同等效电阻率时对反馈性能参数的影响，计算得到的反馈性能参数随着包层结构等效电阻率的增大而增大，而在包层模块No.2或No.5处减小等效电阻率，可以明显地减小反馈性能参数的值，这表明CFETR的反馈控制性能随着包层结构等效电阻率的增大而减小，降低包层模块No.2或No.5的等效电阻率则能提高反馈控制性能。对于CFETR的设计而言，这就意味着，通过“包层-支撑结构-真空室壁”的方式使得包层结构在环向形成连通回路，接触位置应该适当多，以达到降低包层整体等效电阻率的效果，并且接触位置应尽可能多地分布在包层模块No.2和No.5所在的位置，起到减小这两个位置的等效电阻率的作用。然后，基于TokSys的线性模型和D.A.Humphreys等对最大可控位移的分析方法，推导了最大可控位移的计算式，并在包层模块No.2和No.5的等效电阻率为5res、其它模块等效电阻率为10res、控制线圈电源电压限值为10kV、控制系统的延迟时间为1ms的情况下，对比计算了两种计算方法的最大可控位移，由于考虑了电阻性导体中衰减电流的影响，基于TokSys模型推导的最大可控位移的计算值大约是D.A.Humphreys推导的最大可控位移的计算值的2倍。对最大可控位移的计算结果还显示，CFETR仅依靠真空室外部的极向场线圈，不能控制住等离子体垂直不稳定性，因此需要在真空室内部安装快控线圈以实现对等离子体垂直不稳定性的控制。据此，为获得尽可能高的控制性能，以导体之间的电感作为优化目标量，优化了快控线圈的位置，优化结果给出，在快控线圈可以放置的区域中，在其最内侧、最上侧（最下侧）的顶点位置(即RIC1=11.38m、ZIC1=4.1m，RIC2=11.38m、ZIC2=-4.1m)安装快控线圈，能获得最佳的控制性能。然后将快控线圈放置在8个不同位置，对优化结果进行了验证，确定了优化结果的可靠性。