核能燃料循环过程中出现的高放射性废料的管理、核安全以及未来核资源的短缺是制约核能可持续发展的重要问题。聚变驱动次临界堆FDS-I作为聚变应用的中期发展阶段，通过聚变中子源驱动外围的多功能包层能够嬗变裂变堆产生的高放核废料，增殖核裂变燃料，同时提供聚变需要的燃料氚以及增益能量等，是解决上述问题的途径之一。　　 本文在对国际上核能燃料循环研究进行充分调研和分析的基础上，提出了以新的划分方式对核能燃料循环进行建模，模型涵盖了核能当前和未来发展的各种燃料循环方式，具有全面性、综合性和广泛的适用性。基于该模型，考虑到分离和嬗变对于燃料再循环利用的特点，针对由FDS-I和参考压水堆组成的共生核能系统进行了初步的设计和分析。利用多功能中子学程序系统VisualBUS和核评价数据库HENDL的研究手段，以满足FDS-I包层设计优化目标和工程约束条件为前提，在固定聚变中子源情况下通过三种优化途径对FDS-I包层进行了燃料循环优化设计和分析，同时考虑了不同中子壁负载水平对于燃料循环参数的影响。通过对于燃料循环参数的计算和分析，对FDS-I先进燃料循环系统进行了初步的评估。FDS-I共生核能系统在满足分离处理技术的条件和工程可行性为前提，可以实现对于长寿命锕系元素和废料钚的完全再循环利用，同时还可将包层外围的长寿命裂变产物进行灰化处理，从而进一步降低放射性核废料的毒性。这样，FDS-I共生核能系统的燃料循环作为先进的核能燃料循环方式，是真正意义上的完全闭合的燃料循环，符合未来核能燃料循环发展的要求。FDS-I共生核能系统达到燃料循环平衡状态时，其各种废料的平均嬗变份额可以达到20％以上，每年至少可以支持25个参考压水堆的废料量，其发电份额占到共生系统发电总量的12.3％.如果以现有分离技术水平作适当外推(0.1％再处理损失为前提)，共生系统在一个燃料循环周期其放射性废料质量降低因子可以达到300以上。