随着经验的积累和技术发展的进步，压水堆的平均卸料燃耗深度不断的增加。过去的30年燃耗深度增加了一倍。燃耗的增加，使燃料循环成本下降；增加了堆内燃料管理操作灵活性；减少每年排出的乏燃料。但是，高燃耗堆芯中，与安全有关的堆芯物理特性参数可能发生变化，需要对这些参数需要重新进行研究。为研究高燃耗堆芯的性能，本文以秦山二期反应堆作为参考的堆芯。通过对不同富集度下单批次装料堆芯的燃耗计算，建立单批次卸料燃耗与装料富集度的关系。利用线性反应性模型，建立卸料燃耗深度、初始富集度、批料数、循环长度的关系，并分析两种实现高燃耗的方法。以水铀比和富集度为特征变量，分析中子能谱对高燃耗堆芯设计的影响。本文通过改变初始富集度、批料数、循环长度，设计一个高燃耗平衡循环堆芯。用CASMO-4/SIMULATE-3建立堆芯模型，并计算在平均卸料燃耗大于60MWd/kg燃耗深度下与安全有关的堆芯径向功率分布、控制棒价值、硼微分价值、温度系数、停堆深度等堆芯物理特性参数。主要分析这些参数在不同运行状态（温度、毒物、硼浓度等不同）下随着循环燃耗的变化。研究表明，增加换料批数是实现高燃耗最有利的选择；虽然增加水铀比可以增加燃耗深度，但同时循环长度会下降。高燃耗可以通过高富集度、多批次换料和改变装载方案来实现，而且，堆芯分析表明与安全有关的参数都能处于边界限值以内。在高燃耗堆芯中，不论是否有可燃毒物，硬化的中子能谱使慢化剂温度系数绝对值增大，并随着循环燃耗的增加而增加；燃料温度系数变化不显著。在高燃耗情况下，由于硼微分价值和控制棒价值的减小，导致堆芯停堆深度减少。