随着人类社会和经济的快速发展,能源和环境问题成为快节奏发展的主要的制约和限制因素。为了保护自然环境和减少不可再生资源的使用,从国家可持续发展战略的角度出发,发展托克马克聚变能是节能减排的必经之路,托克马克装置由此诞生。从长远的角度来看,核能对自然环境的污染小,发展核电的经济性优于火电,有利于自然资源的合理分配和利用,本文以托克马克辉光放电清洗系统为研究基础,对其电极体结构进行设计和研究。本文是基于托克马克辉光放电清洗系统电极展开相关设计研究,考虑在多种复杂设计要求和限制条件下,多学科协同设计工作完成对电极系统的设计,并进行相关结构力学分析与验证。在进行设计时,首先考虑在狭小空间满足电极清洗系统的各种功能完成初步设计;其次根据电极的工作环境和设计要求条件(高温、高压、多种载荷、高辐射等复杂工作环境和长期寿命的技术设计要求),对其结构进行进一步细化,特别是对于绝缘支撑陶瓷块的研究进行分析和优化,以满足设计要求;另外,根据电气方面的设计要求(爬电距离、击穿距离等),对其进一步结构优化,以满足辉光放电系统结构设计的基本功能,并且根据结构设计给出基本的安装和维修步骤。最后,辉光放电清洗电极前端设计基本满足结构设计要求。由于电极体绝缘设计中存在陶瓷易损部件,且整个电极体组件长期处于高温、高压、高载荷等的复杂运行环境当中,零部件破损所造成的环境、人身和维修拆卸成本问题需要被进一步分析和研究,因此,需要考虑维修主要易损部件所带来的持续性环境、人身危害和拆卸成本等问题,基于以上问题,本文首次提出了一种采用危害累加进行危害综合指标评估的方法,并将危害综合指标考虑到多目标函数当中,建立了以拆卸成本、拆卸时间、持续性累加危害指标的多目标拆卸规划数学模型。为求解上述问题,本文设计了一种改进遗传禁忌搜索算法,在基本遗传算法的基础上,将禁忌搜索算法中的禁忌表、禁忌候选解,以及禁忌长度加入到算法当中,并对禁忌长度进行动态化处理,从而避免遗传算法早熟问题。最后,本文以托克马克辉光放电系统为拆卸应用背景,用所提算法对电极体主要易损陶瓷零部件进行Pareto求解并与遗传算法进行对比,在兼顾求解质量和效率的前提下,改进的算法具有良好的全局寻优能力,为后期结构设计提供优化方向和拆卸维修人员提供多种决策方案。