包层集成采用多模块段(Multi-Module Segments,MSS)设计方案。为了满足包层模块能够正常运行与安装维护,本文在包层设计与遥操作维护(Remote Handling,RH)的基础之上,展开了对包层背板及背板支撑的结构设计与其相关性能的分析研究,从而验证了所设计的背板及支撑部件的安全性与可靠性,为后续包层集成设计的进一步优化与工程设计阶段提供基础依据。本文在水冷陶瓷包层(Water Coolant Ceramic Breeding,WCCB)的冷却系统设计方案基础之上,完成了背板及流道的设计,对每个高场侧背板与低场侧背板分别设计了 6根冷却剂流道与2根吹扫气体流道;在遥操作的维护方案的基础之上,完成了背板支撑的设计及优化,对高场侧背板和低场侧背板均采用“多点式”支撑方案,保证包层模块稳定可靠的运行。基于包层背板的详细结构,本文利用FLUENT软件的流固耦合方法,分别对高场侧背板与低场侧背板各流道之间的换热量进行分析研究,获得了各流道之间的换热量大小,表明各流道之间换热量小,流道流体温升小,无需增加保温层,同时为后续多物理场耦合分析提供载荷源项。基于等效包层模型,本文采用Maxwell软件对各个等效包层模块进行了等离子体大破裂情况下的电磁分析,得到了包层模块的电磁力与力矩的大小,结果表明:赤道平面的包层模块所受的电磁力最大,其中径向最为显著,为后续多物理场耦合分析提供载荷源项。基于等效包层模型,完成了包层重力场分析,得出背板及支撑结构在重力条件下的合理性在获得温度载荷与电磁载荷的条件下,本文分别进行了热-结构耦合分析、电磁-结构耦合分析与热-电磁-结构耦合分析,对所设计的背板及支撑进行全面的分析研究,同时根据SDC-IC设计标准,对分析结果进行校核,结果表明,各结构部件在设计上满足要求。图[91]表[18]参[80]