熔盐反应堆（MSR）作为六种第四代反应堆中唯一的液体燃料反应堆,燃料制备方便、中子经济性好、燃料管理灵活,具有直接利用传统轻水堆（PWR、BWR）乏燃料TRU以及增殖Th-U燃料的潜力,在乏燃料处理和能源利用方面占有不可或缺的地位。然而对于现今技术而言,实现MSR燃料的在线制备与换料仍较为困难,若能够采用长周期定期换料方案,可减少在线换料难度,将有助于在现有技术水平下实现MSR工程应用。为了达到长周期定期换料目的,MSR装载TRU、Th-U燃料应具有长堆芯寿期。因此,本文通过对堆芯结构、熔盐材料和浓度的优化,选出最优长堆芯寿期的MSR装载方案。同时,MSR概念堆型拥有快热能谱结构设计,不同能谱MSR对TRU嬗变、Th-U增殖影响不同。为了能够更加有效的利用燃料能源,在确定装载方案的基础上,分别针对TRU、Th-U燃料,分析MSR快热能谱对堆芯寿期、嬗变/增殖效果等的影响。具体工作包括:（1）大型MSR堆型与熔盐材料选取调研论证;（2）DRAGON&DONJON计算结果校核检验;（3）能够实现长堆芯寿期的TRU、Th-U燃料装载方案优化设计;（4）针对TRU燃料,分析MSR快热能谱对LWR乏燃料嬗变效果、MSR寿期末卸出乏燃料放射性毒性的影响;（5）针对Th-U燃料,分析MSR快热谱对燃料增殖比的影响。以上研究内容表明:（1）选出MOSART与MSBR典型快热能谱MSR作为参考堆芯;基于所选堆芯,确定适用于MSR焚烧的TRU燃料熔盐NaF-⁷LiF-BeF₂-TRU（58-15-27-1.5 mol%）,以及Th-U熔盐⁷LiF-BeF₂-ThF₄-²³⁵UF₄（71-16-12-0.3 mol%）与⁷LiF-ThF₄-²³³UF₄（77.5-20-2.5 mol%）,并对熔盐溶解度、密度等相关物性进行计算,用于后续研究;（2）验证了DRAGON&DONJON程序中使用的截面数据库、共振处理方法、输运计算方法、计算网格尺寸选取的适用性,以及针对MSR燃料流动性和应对MSR不同的熔盐净化策略,对传统燃耗计算方法进行修正,使其适用于MSR堆芯燃耗计算,保证后续分析结果的正确性;（3）TRU燃料快热谱MSR堆芯寿期最高可达400EFPDs、510EFPDs,具有长堆芯寿期,拥有长周期定期换料的潜力;经计算,快谱MSR功率密度高,堆芯体积小,热谱MSR燃料利用率高,TRU焚毁率大;而快谱MSR中MA具有较低的中子俘获-裂变比、较高的嬗变支持比,仅考虑LWR乏燃料中MA时,乏燃料嬗变效果为热谱MSR的3.245倍;考虑LWR乏燃料TRU整体时（防核扩散角度）,快热谱MSR皆能够优先嬗变对环境危害较大的TRU核素,具有较好的嬗变LWR乏燃料的效果;（4）Th-U燃料热谱MSR燃料增殖比小于1无法实现燃料增殖,堆芯寿期最高可达160EFPDs,拥有实现4-5月短期的定期换料的潜力;快谱MSR燃料增殖比大于1,因有增殖的²³³U燃料不断补充,堆芯寿期完全满足长周期换料,拥有长周期定期换料的潜力。