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聚变中子学实验对于整个聚变堆的研究都有着重要的作用。包层作为聚变堆的关键部件之一,起着产氚,能量传输,屏蔽等作用,开展聚变堆包层中子学实验对于验证包层特有的中子能谱、核数据库、产氚性能等参数有着重要的意义。本论文针对中科院等离子体所为中国聚变工程实验堆(CFETR)设计的水冷陶瓷增殖剂包层基本方案,开展了水冷陶瓷增殖剂包层中子学积分实验模块设计研究。通过确定实验模块的尺寸、选定实验模块的基本结构组成以及选择实验模块的材料等步骤完成了水冷包层实验模块初步方案。这个方案的实验模块的尺寸是50cm(X)×59.1cm (Y)×50cm(Z),为保持中子学实验模块具有CFETR水冷包层的特征,在设计的方案中保持中子学实验模块径向布置与CFETR水冷包层基本—致。整个实验模块由3个氚增殖区,2个中子倍增区,3个冷却板以及第一壁,钨保护层,背板组成,并在设计方案的实验模块中布置碳酸锂探测器进行氚测量。在初步方案的基础上,进行中子学分析,获得了实验模块各区域的中子能谱以及氚产生率(TPR)值；各个区域中子通量以及中子能谱分布情况揭示了实验模块的边缘效应以及中间区域能谱最能代表原包层的中子能谱。然后在该方案基础上,对实验模块进行敏感性分析,对比了加反射层对实验模块的影响,发现加反射层能提高实验模块的TPR值,综合考虑能谱,TPR以及经济等因素,加钢反射层是较好的选择。其次,在调研过程中发现,中子源信息对于实验的结果有较大影响,为了了解中子源对于整个实验影响大小,对比了点源和非点源对于整个实验模块中子学参数的影响,使用非点源提高整个实验模块的产氚率,提高的百分比在8.8%左右。通过系列分析,水冷包层中子学实验模块反射层优先选择加钢反射层,实验模块的中间区域是中子学性能重点关注区域。