在化石能源日渐枯竭的今天,寻找可替代的新型能源已成为全球科学研究的重要课题之一。核能作为新兴的清洁能源以其低碳排放、能量密度高的优势,成为未来可持续发展的重点研究对象。在核能的应用开发过程中,核裂变反应堆先于核聚变反应堆,已经实现了商用推广,其中第四代先进裂变堆之一的熔融盐反应堆以其安全、稳定的优势得到广泛关注。熔融盐反应堆中燃料系统、乏燃料处理系统和传热系统都是利用不同体系的熔融盐进行工作,研究这些熔融盐的扩散和流动特性对于熔融盐反应堆的设计和发展至关重要。本文通过分子动力学方法,围绕熔融盐反应堆中燃料循环体系、乏燃料回收体系和传热体系中的氟化盐和氯化盐熔融盐体系开展了大量的局域结构和输运性质研究。熔融盐反应堆的燃料是裂变元素与基底溶剂组成的混合熔融盐。在熔融盐反应堆的燃料循环中,混合熔融盐在反应堆一回路循环管道中流动并发生裂变反应,其中基底溶剂充当燃料载体和初级冷却剂。在燃料循环体系研究中,本文以LiF-BeF2-ThF4熔融盐为代表,研究了混合熔融盐随ThF4浓度或温度变化时,Th配位壳层的微观结构和体系输运性质的变化。Th和Be的配位阴离子数目分别为8和4。本文发现了Th与F形成的团簇,并且发现随ThF4浓度的升高或温度的降低,孤立的团簇可以通过共用F离子的形式形成更大的团簇。随温度的升高,Th的平均配位数逐渐降低,Be的配位数基本不变;自扩散系数逐渐增加,并且与温度保持指数关系;电导逐渐增加,并且与温度保持线性关系;粘度逐渐降低,并且与温度保持指数关系。随ThF4浓度的增加,混合盐输运性质逐渐降低。此研究补充了燃料熔融盐的数据,为燃料循环的建设提供帮助。裂变后的乏燃料中包含了可重复使用的核素和裂变产物,乏燃料的处理一方面能够节约燃料成本,另一方面可以减轻对环境造成的污染,因此乏燃料回收处理一直是国际核能研究的重点。在乏燃料回收体系的研究中,本文选择LiCl-KCl-MCl3（M=La、U或Sc）体系。熔融盐组成为固定摩尔比例的LiCl-KCl熔融盐作为基底溶剂,向基底溶剂中加入不同浓度的La、U和Sc等三价元素以模拟镧系和锕系元素的电化学性质。本文计算了三种混合熔融盐体系在773K、873K和973K温度下,局域结构和输运性质随三价元素的浓度的变化,补充了电化学还原过程重要的参数,如电导和自扩散系数。本文在分析局域结构时发现三价阳离子与阴离子形成了与LiF-BeF2-ThF4混合熔融盐中相似的网状结构,并且发现网状结构直接影响体系的粘度。通过拟合网状结构和粘度的关系,本文发现粘度随着网状结构的聚合度近似线性变化,表明粘度的弛豫过程直接受到网状结构的影响。在对LiCl-KCl-MCl3混合盐电导的研究过程中,本文发现在相同的条件下三种熔融盐体系的电导近似相同。通过分析具有网状结构的其他离子晶体熔融盐,本文解释了电导的贡献主要来自于碱金属离子的运动,三种熔融盐体系中碱金属离子的自扩散系数近似相同导致了电导近似相同的现象。熔融盐反应堆中冷却循环体系流动在反应堆二回路,其中传热体系熔融盐在反应堆核心处吸收热量,在反应堆外部热交换区放出热量用于发电。在传热体系的研究中,本文选择了二元LiF-NaF体系,研究其在1173 K到1373 K温度范围所有组分的局域结构和输运性质。经过研究,发现随LiF浓度的增加,混合盐的密度和摩尔体积逐渐降低、Li-F和Na-F离子键的强度逐渐减弱、离子键的寿命逐渐缩短、Li和Na的自扩散系数近似线性增加、体系粘度近似指数下降、体系电导近似指数上升;随温度的增加,体系受热膨胀,所有离子的扩散活性,流动性和传导性变强。综上所述,本文计算了熔融盐反应堆中典型熔融盐体系的动力学和热力学性质,例如熔融盐密度、电导、粘度和扩散系数等熔融盐反应堆中重要的设计参数,为熔融盐反应堆的设计和发展补充了数据。而且,本文还从原子尺度揭示了熔融盐中微观结构的演化,发现了高价阳离子在其浓度较高时会与阴离子形成网状结构,网状结构与体系粘度之间存在线性关联,粘度的弛豫本质上是网状结构的弛豫。局域结构与输运性质的关联性研究为探索未知熔融盐体系提供了理论指导。