FDS-MFX（Multi-Functional eXperimental fusion-fission hybrid reactor）是一个基于现实可行技术的多功能聚变裂变混合实验堆,主要用于验证混合示范堆（FDS-SFB）的建造和运行技术,同时也可以为未来纯聚变能技术的发展提供一个良好的实验平台。FDS-MFX将分三个阶段开展实验研究,分别采用纯氚增殖包层、铀燃料氦冷包层和乏燃料氦冷包层。其中铀燃料氦冷包层分为两个实验阶段:前期实验阶段仅以天然铀作为裂变燃料,初步验证混合示范堆的基本建造与运行技术;后期实验阶段需要在与示范混合堆包层相近的高功率密度水平下进行中子物理、热工水力、安全等进一步实验研究,验证混合示范堆包层技术。本论文使用蒙特卡罗自动建模程序MCAM建立了FDS-MFX包层三维中子学模型,利用多功能中子学计算系统VisualBUS重点对铀燃料氦冷包层两个实验阶段进行了初步三维中子学设计与分析。对后期实验阶段,创新性地采用了局部高浓缩铀模块的设计,对高浓缩铀模块的4种典型摆放方式进行了优化计算与分析,并从中选择了一个较为合理可行的方案(区平均最大功率密度Pdmax约为100MW/m³,²³⁵U装料量约为1吨,氚增殖率TBR为1.05)作为典型参考设计方案,该参考设计方案使用较少的高浓缩铀燃料达到了模拟混合示范堆包层高功率密度、高中子通量环境的目的,可降低建造成本,提高经济性。在中子学参考设计方案的基础上,对包层第一壁的辐照损伤状况进行了初步计算与分析,计算结果表明,包层满功率运行寿期末,第一壁材料所受辐照损伤值最大仅为12.5dpa,在材料可承受范围之内。然后初步对整个包层进行了活度、衰变余热和接触剂量率等活化特性分析,为FDS-MFX的安全设计和废料处理提供了初步的参考和建议。