近年来,中国工程物理研究院研究团队提出了“Z箍缩驱动聚变-裂变混合能源堆(Z-FFR)概念”,由于Z-FFR(Z-Pinch Driven Fusion-fission hybrid reactor)具有规模化、持久、安全、经济和好的环境友好性的典型特征,它将会是一种非常有竞争力的未来能源之一。本文针对Z-FFR的包层换料方案进行详细的设计,并且设计了两种小车分别来承载包层模块进行径向移动和环向旋转,避免了在一个小车上实现变轨的难度,其运动方式简单,可以实现,而且不会遗留设备在混合堆中。利用反馈装置对每一个包层模块单独实现定位安装,确保每一个模块的定位精度,减少累计误差。混合堆运转时爆室内会产生压力,还对安装后的包层模块进行了固定措施,避免包层在运作中出现偏移。考虑到换料时包层模块存在衰变余热,还对其进行详细的分析计算,设计余热载出方案,计算出水箱热阱的时间,为保证换料过程中的安全提供理论指导。包层模块运作时需要冷却剂进入管路冷却,文中详细介绍了包层换料时管路的连接方式和切割方法,并设计相应的焊接、切割工具。最后对换料机构的关键零部件进行校核计算,并且利用有限元分析软件ANSYS对环向小车和撑杆进行强度校核,以确保换料机构强度满足要求。