Tritium self-sufficiency is a critical prerequisite for future fusion reactors. The tritium breeding blanket, as the component responsible for in-vessel tritium generation, requires coordinated neutronic and engineering optimization in order to maximize its achievable tritium breeding ratio (TBR). In this work, a high-fidelity 22.5° toroidal sector neutronics model of the China Fusion Engineering Test Reactor (CFETR) equipped with a Helium-Cooled Ceramic Breeder (HCCB) blanket was established. On this basis, we developed a Multi-physics Coupling Intelligent Neutronic Optimization code (MCINO), a two-stage neutronics optimization framework that combines global exploration by simulated annealing with subsequent local refinement. The objective was to maximize the global TBR by optimizing the radial distribution of breeder (Li4SiO4) and neutron multiplier (Be) zones. The optimized design increased the global TBR to approximately 1.193, corresponding to an 8.36% improvement over the initial configuration. The improvement is associated with a more effective radial allocation of breeding and multiplying materials, which enhances neutron moderation, multiplication, and use for tritium production. The optimization workflow was designed to reduce the number of expensive high-fidelity transport recalculations, thereby improving computational efficiency relative to direct brute-force search. Finally, the engineering feasibility of the optimized design was checked through three-dimensional thermal–hydraulic verification, which confirmed that the representative modules remained within their prescribed operating limits. The present work provides an efficient and physically transparent framework for integrated blanket neutronics design and optimization.
トリチウム自給自足は、将来の核融合炉にとって重要な前提条件である。炉内トリチウム生成を担う構成要素であるトリチウム増殖ブランケットは、達成可能なトリチウム増殖比（TBR）を最大化するために、中性子工学的および工学的な協調的最適化を必要とする。本研究では、ヘリウム冷却セラミック増殖材（HCCB）ブランケットを装備した中国核融合工学試験炉（CFETR）の高忠実度22.5°トロイダルセクター中性子工学モデルを構築した。これに基づき、我々は多物理連成インテリジェント中性子工学最適化コード（MCINO）を開発した。これは、シミュレーテッドアニーリングによる大域探索と、その後の局所的精密化を組み合わせた二段階の中性子工学的最適化フレームワークである。目的は、増殖材（Li4SiO4）および中性子増倍材（Be）領域の径方向分布を最適化することにより、全体TBRを最大化することであった。最適化設計により、全体TBRは約1.193まで増加し、初期構成と比較して8.36%の改善に相当する。この改善は、増殖材および増倍材のより効果的な径方向配置に関連しており、これにより中性子の減速、増倍、およびトリチウム生成への利用が促進される。最適化ワークフローは、高価な高忠実度輸送再計算の回数を削減するように設計されており、これにより直接的な総当たり探索と比較して計算効率が向上する。最後に、最適化設計の工学的実現可能性は三次元熱水力検証によって確認され、代表的なモジュールが所定の運転限界内に留まることが確かめられた。本研究は、統合ブランケット中性子工学設計および最適化のための、効率的かつ物理的に透明なフレームワークを提供する。