加速器驱动次临界系统(ADS)因其对高放射性核废料的嬗变能力及其固有安全性,被国际原子能机构称为“下一代先进核能系统”,吸引了国际上众多单位的关注和研究。辐射屏蔽是保障核能安全的重要屏障,是ADS装置研究的关键内容之一。由于ADS装置耦合了加速器、散裂靶、次临界堆三大系统,其束流管道直接伸入堆芯辐射最强的区域,在辐射屏蔽方面与一般的核能系统有很大不同,如：顶盖以上空间的辐射除了受到堆内粒子贯穿顶盖的影响,还有束流管道粒子泄漏及加速器运行时束流损失的贡献,此外ADS系统中粒子种类也较多,包括带电粒子、高能散裂中子、裂变中子、其他次级粒子等,现有的屏蔽计算方法和工具难以适用。本文利用核设计与安全评价软件系统SuperMC等程序,针对ADS堆顶辐射特征的关键问题开展研究,主要工作及创新性如下：(1)ADS器靶堆耦合源项计算方法研究：现有的直接模拟法难以满足工程设计对计算效率的要求,而一般分步输运模拟法对散裂中子源进行了近似处理,难以保证后续计算的准确性。在详细分析散裂靶内粒子级联反应过程特征的基础上,首次提出了一种基于“族谱”关系进行散裂源中子识别与筛选的器靶堆耦合源项计算方法。该识别与筛选原则,充分考虑了散裂中子的所有子父代关系,有效剔除了关系链上的重复中子,提高器靶堆耦合源项计算的准确性。通过散裂靶例题测试,结果表明该方法在保证精度的前提下提高了计算的效率。(2)ADS堆顶辐射屏蔽研究：基于250MeV质子驱动的10MW次临界反应堆的设计,研究ADS堆顶辐射特征,分析堆内粒子通过顶盖贯穿、质子管泄漏及加速器束流损失三种源项对堆顶辐射场的贡献。分析发现,在ADS堆顶屏蔽设计中,由加速器束流损失造成的次级辐射场是不可忽略的。基于上述堆顶辐射特征,提出了一个初步能够满足运行工况下要求的质子管局部屏蔽方案。(3)针对未来ADS示范堆,研究高能入射质子对ADS堆顶辐射特征的影响：首先根据散裂中子产额随入射质子能量变化情况,确定出单位能量的产额缓慢变化(即拐点)处的能量。随后,在给定次临界度和堆芯功率情况下,评估该能量下的的质子入射下,粒子通过堆顶贯穿、质子管泄漏及束流损失对堆顶辐射场的影响。结果发现,堆顶中子通量和剂量水平增幅不大,而且堆顶大绝大部分区域的剂量主要是由束流损失产生的次级辐射贡献的。