چکیده: با توجه به نیاز روزافزون بشر به انرژی و کمبود سوخت های فسیلی در آینده نزدیک و با توجه به تولید ناکافی از بخش انرژی های تجدیدپذیر، تصور می شود در آینده نزدیک تولید انرژی نیازمند روش‌های نوینی باشد. از این رو مطالعات گسترده‌ای جهت دستیابی به منابع انرژی صورت گرفته است، تمرکز اصلی بر انرژی هسته ای قرار دارد. انرژی هسته‌ای به دو روش تولید می‌شود؛ شکافت هسته‌ای و گداخت هسته‌ای. از مزایای گداخت هسته‌ای، پاک بودن، نبود پسماند های خطرناک، ایمنی، خاموش شدن راکتور در هر شرایطی، ارزان بودن و فراوانی دوتریوم سوخت اولیه راکتورهای گداخت که در آب اقیانوس ها به وفور یافت می شود، است. از مزایای شکافت هسته‌ای، انرژی فراوانی است که از یک هسته سنگین ایجاد می‌شود. در حقیقت، فناوری گداخت هسته ای حاوی شار نوترونی قوی و فناوری شکافت هسته ای حاوی تولید انرژی بالا است. لذا، از این خاصیت ها برای طراحی راکتور-های هیبریدی گداخت – شکافت در سطح بین الملی استفاده می شود. در این رساله، راکتور هیبرید گداخت – شکافت یک و دو بلنکتی براساس پارامترهای نوترونی و ایمنی طراحی می شود. در فصل اول، دستگاه پلاسمای کانونی و فیزیک حاکم بر آن که به عنوان چشمه نوترون گداخت در راکتور هیبریدی استفاده می‌‌شود و پارامترهای طراحی آن برای استفاده در ساختار هیبریدی مورد مطالعه قرار می گیرد. همچنین پارامتر های اصلی دستگاه همچون پتانسیل الکتریکی و میدان الکتریکی دستگاه پلاسمای کانونی، تحلیل شده و توسط کد COMSOL شبیه سازی می گردد. از امتیازات دستگاه پلاسمای کانونی این است که با طراحی مناسب آن، شار نوترون گداخت قابل افزایش است، هزینه ساخت آن بسیار کم و طراحی آن راحت‌تر از دیگر دستگاه‌های گداخت هسته ای است. این دستگاه دارای حجم کمی است که قابلیت جابه‌جا شدن دارد، به خصوص اگر در محدوده انرژی‌های پایین‌ مثلاً زیر kJ200 ساخته شود. با توجه به اینکه اساس عملکرد راکتور در نتیجه اندرکنش نوترون با سوخت و مواد دیگر داخل راکتور است، در فصل دوم، تحلیل واکنش های بین نوترون و هسته برای بررسی معادله های انتشار نوترون در انرژی های مختلف، انجام می شود. در فصل سوم، موادی که در قسمت های مختلف راکتور به عنوان سوخت، کندکننده، خنک کننده، منعکس کننده، تکثیرکننده، غلاف سوخت و دیواره انتهایی راکتور استفاده می شوند، مورد بررسی مختصر قرار می گیرند. همچنین کاربرد نانو مواد در قسمت هایی از راکتور که کاربرد دارند، تحلیل می شود. در فصل چهارم، طرح لایه زاینده اول، بالای چشمه گداخت، با توجه به بیشترین شار نوترون ورودی به کمترین فرار نوترون از سطح (باکلینگ هندسی)، پارامترهای نوترونی مناسب تر و حجم لایه زاینده کمتر، انتخاب می شود. سپس مناسب ترین قطر و طول گام های میله های سوخت در غنای %۷۷/3 در کندکننده آب سبک توسط کدMCNPX به روش مونت کارلو تعیین می شود و برای بهینه سازی مصرف سوخت، حفره آب سبک در مرکز میله سوخت برای کندکردن نوترون های سریع ایجاد می شود تا با کاهش دما و مصرف سوخت، ضریب تکثیر مؤثر و بازده راکتور افزایش یابد. سپس دیواره پایینی لایه زاینده با مواد مناسب و در ضخامت مناسب طراحی شد تا در برابر جابه‌جایی در اثر برخورد ذرات با اتم‌های دیواره و ایجاد فرورفتگی و یا خوردگی تاحدالامکان مقاوم باشد و با نوترون های گداخت واکنش ندهد. بعد از دیواره جداکننده لایه زاینده از محفظه گداخت، از سلول تکثیرکننده نوترون استفاده می شود. سپس لایه زاینده اول شامل میله های سوخت و کندکننده قرار می گیرد. بالای لایه زاینده اول از ماده ای استفاده می شود که نقش منکعس کننده برای لایه زاینده اول و تکثیرکننده برای لایه زاینده دوم را داشته باشد تا حدالامکان سوخت کمتری با حفظ ضریب تکثیر مؤثر موردنظر در لایه زاینده اول استفاده شود. برای افزایش تولید انرژی شکافت در شرایط زیربحرانی از لایه زاینده دوم استفاده می شود. برای بهینه سازی سوخت در ضریب تکثیر مؤثر موردنظر، هندسه لایه زاینده دوم به گونه ای انتخاب می شود که بیشترین نوترون از لایه زاینده اول وارد لایه زاینده دوم شود. برای حفظ ایمنی لایه زاینده اول، هندسه لایه زاینده دوم و فاصله آن از لایه زاینده اول بهتر است به گونه ای باشد که کمترین نوترون از لایه زاینده دوم به لایه زاینده اول بازگردد که این هندسه و فاصله دو لایه زاینده توسط محاسبات تئوری انجام و توسط کد MCNPX شبیه سازی شد. ساختار داخلی لایه زاینده دوم یا بلنکت دوم از جمله میله های سوخت و کندکننده همانند لایه زاینده اول درنظر گرفته شد و بعد از لایه زاینده دوم برای بهینه سازی سوخت و کاهش آلودگی زیست محیطی، سلول منعکس-کننده نوترون قرار می گیرد و سپس از سلول لیتیم استفاده می شود. برای تولید تریتیم که به عنوان گاز تزریقی در دستگاه پلاسمای کانونی به کار گرفته می شود. در نهایت لایه بتن برای جلوگیری از خروج فوتون ها و نوترون ها از راکتور توسط کد MCNPX شبیه سازی می شود تا خروج نوترون و فوتون از راکتور به صفر برسد. سپس برخی از راهکارهای افزایش بازده راکتور مورد بررسی قرار می گیرد.