随着我国自主研发的第三代核电技术的逐渐成熟,更先进的第四代核电技术的研发工作已进入到关键时期。其中以铅/铅铋高温液态金属冷却剂为代表的铅冷快堆是目前世界核强国都在积极推进的未来先进核电技术。核主泵作为反应堆内唯一动力源,其运行可靠性直接关乎核电站的安全,研发出满足性能要求的铅铋循环主泵是铅冷快堆发展的关键性问题之一。以俄罗斯小型模块化铅铋快堆SVBR-75为例,其主循环泵采用轴流式结构,快堆设计使用寿命60年,这意味着在相当长的运行周期内,主泵要保持良好的工作状态,对主泵的性能要求极为苛刻。掌握高温液态重金属类介质在轴流式核主泵内的流动特性是铅铋快堆设计的关键性问题之一,但是目前泵的理论设计与水力性能试验均是以清水介质为前提,当实际应用在高温液态重金属类介质时,必然会导致主泵性能与设计目标和水力性能出现明显差异。本研究以铅铋介质为例,轴流式核主泵为研究对象,通过参照对比铅铋介质与清水介质在轴流式核主泵内的流动差异,来反馈出高温液态重金属类介质的流动特性。相关研究成果对我国铅铋快堆设备的自主研发具有一定的理论意义和应用价值。主要研究内容及结果如下:（1）通过数值模拟方法对轴流式核主泵在铅铋介质和清水介质下分别进行数值仿真计算。得到了两种介质在主泵运行区间内的扬程、效率、轴功率等外特性曲线。对比额定工况点,主泵在LBE介质下扬程比清水介质扬程高3.5%,效率提升3.1%,轴功率的比值与两种介质密度的比值相等,由此可以说明主泵的做功能力与介质无关,引起主泵性能变化的原因是LBE介质的水力损失小于清水介质。根据轴流泵圆柱层无关性假设理论,对比两种介质在不同径向系数的圆柱层的流动,流动差异主要集中在轮毂与轮缘位置。在叶轮出口位置LBE介质绝对速度的圆周方向分量（Vu2）要明显大于清水介质,由此导致其扬程高于清水介质。LBE介质在叶轮计算域的扬程高于清水介质、在导叶计算域动压-静压的转换能力强于清水介质是导致主泵在LBE介质下的性能优于清水介质的直接原因。（2）对比两种介质在叶轮与导叶壁面附近流动时发现,LBE介质在轮毂处的流态明显优于清水介质,这表明其抗逆压梯度的流动能力强于清水介质。LBE介质雷诺数是清水介质的5倍,这表明LBE介质惯性力在运动中所占的比重要大于清水介质。对比两种介质在叶轮与导叶壁面的切应力系数分布,LBE介质的切应力系数小于清水介质,其在流动中受到的阻力小于清水介质,LBE介质更容易保持其运动状态。（3）两种介质在叶顶间隙处流动属于高压-低压流动,采用Omega涡识别方法提取两种介质叶顶泄漏涡结构,对比泄漏涡的运动轨迹与流场特征,分析不同介质在叶顶泄漏流动中的差异。LBE介质泄漏涡的泄漏距离大于清水介质,其在叶顶间隙内的压力脉动幅值也要大于清水介质。