外真空杜瓦作为ITER(International Thermalnuclear Experimental Reactor)热核聚变实验堆装置的最外层部件，主要功能是为所有外真空杜瓦内部各主机部件的运行提供真空环境，避免过多的热载荷传递到超导磁体和冷屏等低温冷质部件上。另一个重要功能是为托卡马克装置主机提供支撑，将载荷通过支撑系统传递到托卡马克大厅。ITER复杂的系统和工况使得外真空杜瓦在运行和故障时将受到压力、电磁、传热、地震等复杂的载荷作用，另一方面外真空杜瓦设计了上百个大小不等的窗口供真空、低温、加热、诊断等外围系统进入，因而对其结构设计带来极大挑战。必须对各类工况进行详细研究，对外真空杜瓦相应的应力、位移等力学特性进行分析计算，并严格按照ASME(AmericanSociety of Mechanical Engineers)标准规定的判据进行评判，才能保证系统设计的合理可靠。　　本文首先对外真空杜瓦内部压力状况进行了详尽的分析研究。考虑了可能发生的低温液氦和空气等的泄漏情况，分析了外真空杜瓦相应的压力和温度情况。并对极端情况例如冷却水泄漏进行了进一步分析，确保极端情况下放射性物质的排放不超标。　　其次对外真空杜瓦支撑系统进行了一系列设计优化，通过分析计算验证了新设计在满足核安全要求的同时能够有效地减少了对建筑大厅的负载。接着对外真空杜瓦在地震时的动态响应和载荷进行了计算，获得了各部分的响应谱与载荷分布。对电磁作用主要是等离子体垂直位移事件造成的感应涡流和载荷进行了分析研究。之后结合自重和压力载荷按照ASME标准的要求对复合工况下的各种失效形式进行了分析和评判，充分验证外真空杜瓦结构设计的有效性和可靠性。　　另外本文还设计研究了真空低温泵外部容器和矩形窗口波纹管两个外真空杜瓦的主要附属部件，研究了真空低温泵的安全性要求并依此对外部容器开展了设计分析。设计了矩形窗口波纹管并开展了原型件的制造与相关测试以验证设计的合理可靠。