ITER高压线缆接合装置在ITER主机中用于连接不同类型、不同结构的耐极低温高压测量线缆和信号线,并为之提供绝缘保护、结构支撑以及干扰信号的屏蔽。由于装置工作在高真空、极低温、强电磁、辐照条件下,因此对其材料和结构都提出了较高的要求。现有的用于电力传输的电缆接头很难满足聚变装置对材料的要求,而目前国际上多数聚变堆中也尚未用到这一结构。本论文主要从ITER高压线缆接合装置的材料设计、结构设计、电性能与力学性能分析、结构优化、装配工艺研究和性能测试等方面出发,开展了新型ITER关键部件的研究,主要研究内容包括:根据聚变堆对高压线缆接合装置的材料要求,对其结构材料进行了选择,并主要针对耐极低温环氧树脂及玻璃纤维增强复合材料开展了研究:首先,对双酚A环氧树脂体系的增韧方法进行了研究,提高了树脂体系在低温下的力学强度;第二,通过采用硅烷偶联剂和等离子体处理的方法提高了玻璃纤维和环氧树脂的界面粘接强度;第三:通过向环氧树脂中添加纳米氧化铝颗粒的方法降低了其介电系数,提高了信号传输的可靠性。第四,针对玻璃纤维增强环氧树脂复合材料的线膨胀系数和放气率进行了实验研究,实验结果表明性能指标达到预期要求。根据ITER高压线缆信号传输的要求,阐述了电磁屏蔽结构的重要性。在此基础上开展了 30kV高压线缆接合装置的结构设计和电场强度分析、应力分析,分析表明在磁体失超等极端条件下,高压线缆接合装置绝缘存在安全隐患,因此在30kV高压线缆接合装置中通过设计了氦气密高压电极和加入半导电材料的方法提高了界面的绝缘安全性。此外,探讨了玻璃纤维增强环氧树脂复合材料常见的缺陷类型,并对预设缺陷的高压线缆接合装置模型开展了电场强度分析,结果表明较小的缺陷能引起电场强度成倍增加。因此,降低高压线缆接合装置的缺陷以及保证其气密性十分必要。根据高压线缆接合装置便于现场安装的技术要求,基于计算机辅助设计技术对其开展了虚拟装配的研究,探索了零部件装配顺序与其结构设计之间的关系,验证了模块化结构设计的科学性和可行性,确定了从左往右、从里向外的装配顺序。对研制成功的高压线缆接合装置原型件,开展了电性能和抗冷热冲击性能的测试,结果表明50次冷热冲击之后高压线缆接合装置绝缘性能正常。此外,通过帕申放电测试和局部放电测试验证了原型件的氦气密性和缺陷控制良好,其低温力学性能和电性能达到了 ITER磁体安全运行的要求。