A magnet cold test bench (MCTB) is being developed to accommodate the PF1 and TF superconducting coils of the International Thermonuclear Experimental Reactor, ensuring that performance evaluations are conducted under the required vacuum and cryogenic conditions. As the primary load-bearing components, the magnet supports in the MCTB must withstand gravitational forces from the coils, thermal and significant electromagnetic loads during testing. Their structural integrity is thus critical to the safety and reliability of the test system. This study presents a systematic design and evaluation of the MCTB magnet supports. The results indicate that the supercritical helium-cooled magnet supports exhibit excellent thermal insulation performance, with total heat load through the support–coil interfaces for each coil significantly below the design threshold (⩽400 W). In addition, a multi-physics coupled simulation is conducted to evaluate the structural integrity of the key load-bearing components and bolts, confirming compliance with applicable design standards. A buckling analysis further verifies the structural stability of the major load-bearing elements under extreme loading conditions. Finally, the capacity of the supports to absorb impact from the potential vertical drop of the TF coil is evaluated based on energy conversion principles. The results show that the support structure can safely withstand a 1.3 mm drop of the TF coil. If the integrity of the MCTB cryostat shell is not considered, the structure can theoretically sustain a TF coil drop of over 14 mm. These drop analysis results also provide essential quantitative support for the safe installation of the TF coil prior to testing. The design and validation approaches proposed in this study offer valuable technical insights for the development of large superconducting coil support structures in future fusion devices.
マグネット低温試験ベンチ（MCTB）は、国際熱核融合実験炉のPF1およびTF超伝導コイルを収容するために開発されており、要求される真空および極低温条件下で性能評価が実施されることを保証する。主要な荷重支持部品として、MCTBのマグネットサポートは、コイルからの重力、熱荷重、および試験中の大きな電磁荷重に耐えなければならない。したがって、その構造的完全性は試験システムの安全性と信頼性にとって極めて重要である。本研究は、MCTBマグネットサポートの体系的な設計と評価を示す。結果は、超臨界ヘリウム冷却マグネットサポートが優れた断熱性能を示し、各コイルのサポート-コイル界面を通る総熱負荷が設計閾値（⩽400 W）を大幅に下回ることを示している。さらに、主要な荷重支持部品とボルトの構造的完全性を評価するために多物理連成シミュレーションが実施され、該当する設計基準への適合が確認された。座屈解析により、極端な荷重条件下における主要な荷重支持要素の構造安定性がさらに検証される。最後に、TFコイルの潜在的な垂直落下による衝撃を吸収するサポートの能力が、エネルギー変換原理に基づいて評価される。結果は、支持構造がTFコイルの1.3 mmの落下に安全に耐えられることを示している。MCTBクライオスタットシェルの完全性を考慮しない場合、構造は理論的に14 mmを超えるTFコイルの落下に耐えることができる。これらの落下解析結果は、試験前のTFコイルの安全な設置のための重要な定量的根拠も提供する。本研究で提案された設計および検証アプローチは、将来の核融合装置における大型超伝導コイル支持構造の開発に貴重な技術的知見を提供する。