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“中国核聚变上程试验反应堆’’-CFETR(Chinese Fusion Engineering Testing Reactor)是验证聚变堆关键科学与技术问题的重要课题。目前,CFETR已经开展前期的预备研究工作。CFETR聚变试验堆是一个非常复杂的系统,由很多功能部件组成,其中屏蔽包层是用于屏蔽核聚变反应过程中所产生中子的部件,对核聚变堆其它关键部件的保护和环境的保护起到非常关键的作用。根据CFETR概念设计阶段对屏蔽包层提出的工程和物理要求,以及CFETR真空室的结构特点,本文完成了CFETR屏蔽包层的总体概念设计,屏蔽材料研究和冷却系统设计,并完成了相关的性能分析研究。通过MCNP中子学分析和ANSYS有限元仿真,验证了屏蔽包层设计结构的可靠性,分析结果表明该设计结构达到了CFETR概念设计阶段提出的要求。论文首先根据CFETR真空室的结构特点,对屏蔽包层进行了总体设计和布局。屏蔽包层采用模块化设计方案,并基于CATIA三维设计软件进行三维建模。增殖区域屏蔽包层环向20°为一个扇形段,每个扇形段又分为内包层区,上窗口区,外包层区,共计17个模块。每个模块的尺寸根据其所处空间位置做相应的调整。偏滤器区域屏蔽包层环向7.5°为一个扇形段,每个扇形段与偏滤器cassette盒子进行一体化设计。其次,对未来聚变堆可能用的屏蔽材料316L(N)-IG,低活化马氏体钢F82H和WC等进行了研究。综合考虑材料的物理、机械性能,抗腐蚀能力,抗辐照性能和中子屏蔽能力,最终选择低活化马氏体钢F82H作为CFETR屏蔽包层的结构材料。然后,根据CFETR的中了核热以及概念设计阶段提出的设计要求,系统地研究了屏蔽包层模块的冷却系统。对于增殖区域屏蔽包层,通过分析比较和优化,得到满足设计要求的冷却系统方案。偏滤器区域屏蔽包层受到的热负载较低,冷却结构设计较为简单。最后,就主等离子体破裂事件对屏蔽包层进行了电磁分析。发生主等离子体破裂时,10MA的电流在毫秒量级迅速衰减为0,屏蔽包层内会产生巨大的感应涡流,从而引起电磁力。本文对等离子体电流线性和指数两种衰减模式分别进行了讨论,得到增殖区域和偏滤器区域屏蔽包层的涡流分布和电磁力分布,为包层连接件的设计提供电磁载荷依据。CFETR屏蔽包层结构设计的分析结果表明,设计方案基本满足概念设计阶段对屏蔽包层提出的设计要求。论文的创新点在于首次对聚变堆的屏蔽包层进行了概念设计和初步分析,本文的重点在于屏蔽材料的研究、增殖区域屏蔽包层的冷却系统设计以及主等离子体破裂事件时屏蔽包层的电磁分析。论文的内容和结果对下一步CFETR屏蔽包层的工程化设计和研究提供了丰富的技术数据和参考,也为将来聚变堆屏蔽包层的设计提供了丰富的经验。