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能源匮乏与气候变化是当今影响人类社会可持续发展的关键，而核聚变能作为未来缓解能源危机的最佳途径，其研究和商业化则成为了能源发展计划中至关重要的环节，备受政府部门和研究者的关注。
CFETR是基于国内现有的托克马克装置以及ITER的技术经验和工程基础正在设计和研究的一个工程项目。它的成功建造将成为中国迈向聚变能源商业化(DEMO堆)道路的关键。该聚变堆囊括多种系统和部件，其中，包层是核心技术载体，承担着氚增殖、能量转换以及辐射屏蔽等多种功能。因此，包层设计和性能分析是聚变堆研究中不可或缺的环节，并为聚变堆的工程设计提供了重要依据。本文基于中子学输运理论，采用国际通用的蒙特卡罗输运程序和可视参数化建模方法对CFETR氦冷固态包层(HCCB)开展了全面的中子学计算分析和优化设计工作，从中子学角度验证了此设计概念的可行性。
首先，基于氦冷固态包层设计概念，对其材料进行了大量调研并确定了如下方案：氦气作为冷却剂(8MPa，300~500℃)，低活化铁素体CLF-1钢作为结构材料，单相正Li4SiO4小球作为氚增殖剂，双相Be小球作为中子倍增剂，高Z钨为第一壁前壁保护材料。
然后，在基于包层内部增殖单元结构研究的基础上，选择了一种环-径向多层布置U形产氚区的结构，并对其各功能区尺寸布置、材料及其份额等开展了不同方案的优化设计研究，最终确定了可以充分利用平行和垂直第一壁前壁区域进行产氚的方案，实现了包层增殖单元模型TBRAch大于1.5的优化目标并进行了模型可视化，为CFETR氦冷固态包层3D结构设计提供了支持。
最后，在包层三维模型中子学设计上，依据CFETR堆芯物理设计参数的最新调整方案，基于22.5°环形扇段对包层模块堆内空间布局方案进行了设计。然后，通过课题组基于MATLAB软件自主开发的参数化3D建模软件CFETRPM建立了三维全堆、赤道面外侧包层模块(#9)以及代表性扇区的中子学模型；并依据参数化MCNP建模软件CFETRMM开展了产氚性能分析、中子壁负载分析、核热沉积分析等工作。计算结果表明，优化后的HCCB3D中子学模型的TBR为1.508，满足氚自持的最低要求(TBRReq＞1.2)。
CFETR是基于国内现有的托克马克装置以及ITER的技术经验和工程基础正在设计和研究的一个工程项目。它的成功建造将成为中国迈向聚变能源商业化(DEMO堆)道路的关键。该聚变堆囊括多种系统和部件，其中，包层是核心技术载体，承担着氚增殖、能量转换以及辐射屏蔽等多种功能。因此，包层设计和性能分析是聚变堆研究中不可或缺的环节，并为聚变堆的工程设计提供了重要依据。本文基于中子学输运理论，采用国际通用的蒙特卡罗输运程序和可视参数化建模方法对CFETR氦冷固态包层(HCCB)开展了全面的中子学计算分析和优化设计工作，从中子学角度验证了此设计概念的可行性。
首先，基于氦冷固态包层设计概念，对其材料进行了大量调研并确定了如下方案：氦气作为冷却剂(8MPa，300~500℃)，低活化铁素体CLF-1钢作为结构材料，单相正Li4SiO4小球作为氚增殖剂，双相Be小球作为中子倍增剂，高Z钨为第一壁前壁保护材料。
然后，在基于包层内部增殖单元结构研究的基础上，选择了一种环-径向多层布置U形产氚区的结构，并对其各功能区尺寸布置、材料及其份额等开展了不同方案的优化设计研究，最终确定了可以充分利用平行和垂直第一壁前壁区域进行产氚的方案，实现了包层增殖单元模型TBRAch大于1.5的优化目标并进行了模型可视化，为CFETR氦冷固态包层3D结构设计提供了支持。
最后，在包层三维模型中子学设计上，依据CFETR堆芯物理设计参数的最新调整方案，基于22.5°环形扇段对包层模块堆内空间布局方案进行了设计。然后，通过课题组基于MATLAB软件自主开发的参数化3D建模软件CFETRPM建立了三维全堆、赤道面外侧包层模块(#9)以及代表性扇区的中子学模型；并依据参数化MCNP建模软件CFETRMM开展了产氚性能分析、中子壁负载分析、核热沉积分析等工作。计算结果表明，优化后的HCCB3D中子学模型的TBR为1.508，满足氚自持的最低要求(TBRReq＞1.2)。