核能在全世界的能源体系中占有重要的地位。然而随着核能的发展，核工业
所面临的重要挑战之一是如何安全高效处置核电站中的核废料。世界各国根据实
际情况提出了符合自身发展的燃料循环战略，分离-嬗变燃料循环是实现核废料
最小化，安全高效处置的一种燃料循环模式。先进核能系统的研发目标之一就是
如何实现燃料循环的闭合。在过去的十几年间，加速器驱动次临界核能系统
（ADS）被认为是在未来最有可能实现工业化嬗变高放废物的装置。
ADS 是一种具有很高固有安全特性的先进核能系统，可以实现将长寿命的
裂变产物（LLFPs）和次锕系核素嬗变成短寿命的裂变产物。在本文中，为了研
究 ADS 的中子学特性，提出了基于模型转换技术的蒙特卡洛耦合燃耗计算方法。
该方法包含了两个模块，分别为 CAD-PSFO 和 OMCB。在第一个模型转换模块
CAD-PSFO 中，针对 FLUKA 和 OpenMC 程序分别建立了基本几何体类和布尔
逻辑体类的映射关系；对于复杂模型所包含的高阶曲面，本文提出了基于射线投
掷技术的迭代方法，用来求解其模型转换的问题。在第二个燃耗模块 OMCB 中，
本文采用了线性子链法，以及 Bateman 方程组与 OpenMC 程序相耦合的方式，
用以求解 ADS 的燃耗问题。为了在燃耗过程中获得较好的计算精度和效果，采
用了三种迭代方式和一种收敛准则来进行燃耗链的搜索。与此同时，为了解决
Bateman 方程组中的无穷项问题，本文提出了基于高阶导数的扫描求解方法。此
外，文中引用了混合线性和二次曲线插值方法的子步预测计算方法，使得燃耗求
解过程中的截面信息成为时间的变化项。大量的验证分析表明基于模型转换的燃
耗计算方法在 ADS 的模型转换过程和燃耗求解中具有良好的特性。
 最后，基于上述提出的计算方法，本文对一个铅铋冷却的 ADS 方案进行了
优化设计。该方案中采用了耦合重力驱动的密集流散裂靶系统来替代传统的固态
或液态金属散裂靶。模拟过程中，针对散裂靶中大量的敏感参数进行了分析研究。
此外，次临界堆芯采用了三区的优化布置，用来减小功率峰因子。ADS 堆芯的
热功率为 10MW，有效满功率运行 600 天，系统整体的中子学参数分析表现出了
良好的特性，并可以为将来 ADS 的工程设计提供重要的参考价值。