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为开展中国先进研究堆(CARR)冷中子源装置氢系统物理方案的研究，建立了准确计算核发热和冷中子增益的方法并进行了验证。对影响核发热和冷中子增益的多种因素进行了计算和优化选择，确定了氢系统物理方案。分析结果表明：符合CARR冷中子源自身特点且在国际上具有创新意义的月牙形冷包结构，在核发热量较小的条件下获得了较好的冷中子增益。