聚变包层是聚变堆的重要部件，具有氚增殖、能量转换、屏蔽等功能，是聚变堆中子学设计分析需考虑的关键部件之一。液态铅锂包层是一种极具发展潜力的聚变包层候选方案，具有氚增殖率高、可在线提氚和热效率高等优势，是目前国际聚变包层研究的重要方向。双功能液态铅锂(Dual Functional Lithium-Lead，缩写DFLL)包层是由中国科学院核能安全技术研究所·凤麟团队（简称凤麟团队）提出的高性能氚增殖包层设计方案，可用于演示和验证氦冷包层和氦/铅锂双冷包层技术。
　　聚变包层中子学设计主要依靠中子学数值模拟计算，计算的准确性受计算软件、核数据库和仿真模型精细度等多因素的影响。为确保聚变堆的可靠运行，有必要通过中子学实验验证数值模拟计算的准确性。论文参考DFLL包层设计方案，利用DFLL中子学实验模块（简称DFLL模块）开展了多中子学参数的实验测量，并通过实验数据和数值模拟计算结果对比分析，验证了DFLL包层中子学参数计算的准确性。在此基础上，针对中国聚变工程试验堆模型开展了DFLL包层全堆中子学性能的计算分析与设计优化。主要研究内容与创新如下:
　　(1)DFLL模块中子学实验研究。基于强流聚变中子源(HINEG)装置，利用DFLL中子学实验模块开展了产氚率和活化反应率等中子学参数测量实验。实验针对大尺寸模块中子学实验需要高通量中子的实验需求，发展了适用于旋转靶的强流中子源探测技术。利用铌活化箔与238U裂变电离室组合测量，解决了旋转靶无法利用伴随粒子法监测中子源强的技术问题，成功获取了旋转靶高精度源强分时数据，源强测量不确定度小于4.20％。在此基础上，实验采用Li2CO3片和多活化箔组，分别测量了包层中心轴线不同位置处的产氚率和活化反应率。其中，产氚率测量不确定度最大值为4.83％，活化反应率测量不确定度最大值为5.38％。
　　(2)利用获取的中子学实验数据开展中子学计算验证。研究首先通过中子输运设计与安全评价软件系统“超级蒙卡”（简称SuperMC）依据DFLL模块中子学实验方案进行精确建模，并结合JEFF3.2和FENDL3.1数据库开展数值模拟计算，获得与实验对应的计算数据。其后，通过“计算实验对比”（简称C/E）分析评估中子学计算的准确性。研究显示不同中子活化箔反应率的C/E在0.78-1.10之间，产氚率C/E在1.04-1.08之间，计算与实验具有较好一致性。
　　(3)DFLL包层全堆中子学优化设计。研究采用SuperMC构建了采用DFLL包层的中国聚变工程试验堆中子学模型，并针对可能影响全堆氚增殖性能的DFLL包层结构设计参数开展了敏感性量化分析，获得了包层不同结构对全堆增殖性能影响的敏感性趋势及规律，发现并指出第一壁护甲造成全堆氚增殖性能明显下降的现象及原因。通过对比不同第一壁护甲对氚增殖性能的影响，结合包层全堆优化布局，提出了可满足聚变堆氚自持要求的DFLL包层优化设计方案。
　　综上所述，本文通过DFLL模块的中子学实验积累的强流中子源实验经验将为今后大尺寸模块中子学实验提供宝贵的经验。通过实验与数值模拟计算对比分析，验证了液态铅锂包层中子学数值模拟计算的准确性，为DFLL包层的全堆中子学分析与优化提供了依据。同时，开展的DFLL包层氚增殖性能敏感性趋势及规律分析和全堆中子学分析与优化，为中国聚变工程试验堆包层技术的发展和应用提供有力参考及技术支持。