随着铀燃料资源的消耗，钍燃料资源的利用日益变得重要。国际第四代反应堆论坛选出六种堆型作为第四代先进核反应堆，其中熔盐堆就是候选之一。熔盐堆流动的液体燃料盐中可以装载钍，进行钍燃料的利用，通过钍铀转换循环达到核燃料自持的目的。同时熔盐堆作为第四代先进核能系统，因堆芯石墨孔道中流动的液体燃料熔盐作为核反应堆裂变燃料，因此其物理性质和热工水力性质等与现在服役的主流商用型压水堆不同，需要更深入研究。　　 本文根据熔盐堆特有的物理性质，利用SCALE程序针对石墨孔道、冷却剂、堆芯构件、反射层以及外围屏蔽层建立了精细的物理计算模型。分析了熔盐堆堆芯中子能谱（连续能谱以及238多群能谱）、临界物理特性、中子通量密度、反应性控制、控制棒积分价值、控制棒径向棒位对堆芯中子通量的畸变效应和控制棒材料选择对小同能区（热中子超热中子快中子不同程度影响）等重要的堆芯物理参数。结果表明熔盐堆控制棒具有典型的积分价值曲线，控制棒材料对堆芯热中子超热中子和快中子具有不同程度的畸变效应。同时熔盐堆转换区的布置方式对转换率有很大影响，特别是对转换区熔盐孔道中的转换率以及整个堆芯的转换率。同时以法国CNRS熔盐快堆研究为参考，利用SCALE大型蒙特卡洛程序针对超热中子谱熔盐堆进行堆芯结构优化。详细的分析装载钍燃料转换区在堆芯的不同位置提高转换区的钍铀转换率的大小以及从中子通量密度的角度详细解释这种结果。虽然不同转换区位置可以提高转换区的钍铀转换率但是并不能提高整个堆芯的钍铀转换率。同时分析研究还表明对于超热谱的熔盐堆，单熔盐石墨孔道可以提供CNRS设计几乎相当的钍铀转换率，并极大的降低慢化剂石墨内的中子通量水平，延长更换堆芯石墨刷期，提高整个熔盐堆的运行经济性。最后分析了传统的商用压水堆，以WASB设计方案为参考，精致地对燃料棒、控制棒、导向管以及燃料组件作了三维建模。分析结果与MIT研究结论一致，同时在此基础上，本文更进一步的作了堆芯燃耗分析和裂变产物分析。证明对于传统压水堆，通过适当的调整可以作为钍燃料资源利用的平台。　　 文中的计算分析结论可以作为熔盐堆和压水堆利用钍资源的参考。对于利用钍资源具有正面参考意义。利用SCALE程序成功的开展了反应堆堆芯临界计算和钍铀转换转换研究，其堆芯物理的分析方法和思路对于反应堆临界分析具有借鉴价值。