氘-氚聚变反应达到点火条件所需的"聚变三重积"最低,因而被认为是最容易首先实现应用的聚变反应。然而,1 GW的聚变功率每年将燃耗约55.6 kg氚,自然界的氚极为稀缺(约3.5kg),难以利用,因而聚变堆氘供给成了聚变研究的关键问题之一。外源生产氚不但价格昂贵且受政策管制,现有的聚变堆设计通常采用包层增殖的方式来产氘,通过氚循环系统来保证氚的稳定加料与回收,但同时各个子系统不可避免地存在氚泄漏和滞留等问题,以及盘存氚带来的安全问题。因此,需要对氚循环进行研究,研究的主要内容应包括:(1)氚自持,要求增殖氚应既能满足燃耗又能填补泄漏、滞留、衰变等损失,将决定整个聚变堆能否长期运行;(2)各子系统的氚盘存量,随时间的变化关系将决定特定时刻的氚源项,影响事故状态下的安全问题;(3)最小初始投料量,决定氚的初始投资成本,影响聚变堆的经济性。世界各国在稳态聚变堆氚循环分析方面已较为成熟,但对脉冲聚变堆的氚循环分析重视不够。而脉冲运行是聚变堆实现稳态运行前必要的探索阶段,因此研究脉冲聚变堆的氚循环比稳态聚变堆氚循环研究更加紧迫。为了探明脉冲运行模式对氚循环分析造成的具体影响,开发一种可用于脉冲模式的动态氚循环模型显得尤为重要。本文依据国际上氚循环模型研究的最新进展及经验,参考ITER氚循环设计,增加聚变增殖包层的增殖环节,采用系统动力学方法构建了氚循环研究模型。本模型能够分析脉冲/稳态两种运行模式,既能模拟短时间尺度(秒/分/时)下各个子系统氚盘存量的精细涨落,又能分析长时间尺度(年)下氚循环的自持状态,给出聚变堆所需的最小初始氚投料量。本模型分别与TAS 1.0、TRIMO开展了稳态、脉冲运行状态的校验工作,结果表明,两种运行状态下本模型均具有良好的可用性和准确度。随后,根据氚自持的主要影响因素,得了到用于氚自持/敏感性分析的简化系统动力学分析模型。本文选取典型脉冲聚变堆设计参数作为模型输入,对脉冲/稳态运行方案各氚循环子系统的盘存量、最小初始投料量和包层所需氚增殖率开展模拟研究,得到了不同脉冲长度(燃烧时间:450s,3000s;等待时间:450s/1350s,3000s/9000s)燃烧方案下子系统氚盘存量随时间变化的精细曲线。同时分析得出,(1)燃烧方案的选取将影响第一壁清洗策略;(2)脉冲方案比稳态方案所需的最小初始投料量略小;(3)包层所需氚增殖率大小与燃烧方案基本无关。其次,以TBRreq/最小初始投料量为因变量,采用简化模型对氚自持影响因素进行了敏感性分析。结果显示,燃烧可用度、燃烧份额和系统饱和滞留量是TBRreq最关键的影响因素;影响最小初始投料量的关键因素为燃烧份额和系统饱和滞留量。立足现有技术,仍应继续提高相关参数才能保证未来聚变堆的氚自持。