在超导托卡马克装置中，超导磁体通过超临界氦或超流氦来进行冷却而达到超导状态。为了保证超导磁体的良好冷却效果，以保证它们工作在超导状态下，用于容纳超导磁体的线圈盒和各支撑结构件也同样需要超临界氦来冷却。国际热核聚变反应堆磁体馈线(ITER Feeder)系统中包含了3套结构冷却馈线，为ITER TF和CS超导磁体线圈盒和各个磁体支撑结构件提供超临界氦冷却，单套重量达到50吨，长度约50米。如何设计结构简单、可靠，低热负荷的结构冷却馈线是馈线系统中的关键环节之一。本文针对ITER馈线系统中的结构冷却馈线开展了相关的设计和与实验研究，本文共分为七章，主要内容包括以下四个方面：　　 首先进行了结构冷却馈线冷却流程的计算和优化，基于ITER超导磁体线圈盒中的超临界氦流量和冷却通道的特性，计算结构冷却馈线中合适的超临界氦输送管道的数量和尺寸，并进行阀门的选型。以此确定后续的详细结构设计中要遵循的管道和阀门参数。　　 其次在ITER结构冷却馈线的概念设计基础之上进行多层绝热使用与否的性能对比，分析了多层绝热的使用对结构冷却馈线系统热负荷的影响，包括对80K冷屏和5K低温管路的热负荷分析，以此确定详细设计中遵循的设计原则。　　 再次为详细的结构设计和相应的分析计算。涉及到结构冷却馈线的各个关键部件，结构冷却阀箱和S弯箱(SCVB&SBB)，过渡馈线(CFT)和内馈线(ICF)。重点在于真空箱体，80K冷屏，真空隔断以及管路系统的设计。并进行相应的结构强度，热负荷，管道柔性分析来对具体的设计进行验证和提出优化方案。另外针对一些故障或事故状态，譬如地震，馈线内氦管道爆裂等情形下，进行了安全性分析，进一步验证设计的安全可靠性。　　 最后完成了部分结构冷却馈线系统中涉及到的关键部件的实验件制造和性能测试，包括SCVB&SBB箱体的过压泄放口，冷屏，过渡馈线中的真空隔断等。验证了设计的合理性，探索并固化了制造工艺和今后的测试方案。　　 本文所研究的结构冷却馈线系统的背景和资金来源是基于ITER Feeder项目，但它的设计方法、实验研究过程中的关键技术对聚变核能利用领域有着相当的应用价值。