先进高温堆继承了众多优点和技术基础,被认为是具有良好的安全性、可持续性、防核扩散性和经济性,其商业化在当前技术基础条件下具有极高的可行性。先进高温主要包括两个特点：第一,使用熔盐堆中所用的氟盐进行冷却,第二,使用高温气冷堆、超高温堆中的包覆颗粒燃料。在这些特点的基础上又继承和发展了一系列新的概念,如：(3)非能动冷却安全系统(液态金属冷却反应堆),(4)超临界水能量循环系统(先进火电厂、超临界水堆),(5)非核岛部分设计(第二代轻水反应堆)。作为一种新颖的堆型,先进高温堆(AHTR)达到了更高的热工输出,更高的效率,以及为工业用热和发电提供更高温度的热源。目前,商用核电几乎都是用铀作燃料,但是天然铀非常有限,因此长期以来,很多工作致力研究替代的核燃料,其中钍燃料有着特殊的优势,从而受到了广泛的关注。首先,自然界中钍资源的储量非常丰富；其次,反应堆采用钍铀循环的方式还可以实现钍的增殖；此外,在安全性上,钍铀循环没有核扩散的威胁,产生的长寿命重锕系元素也远远低于铀钚燃料循环的水平。尤其在我国,铀资源比较贫乏,但是钍资源非常丰富,研究钍资源的利用对于我国解决核燃料短缺来说是一条行至有效的途径。本文使用蒙特卡洛程序,MCNP与SCALE对先进高温堆进行了研究。一方面从理论上初步研究了大功率棱柱先进高温堆,以延长反应堆寿期,提升其经济性,另一方面探讨了基于中科院先进核裂变能战略先导专项背景下的2MW高温熔盐堆概念的设计方案,对相关参数对堆芯物理的影响进行了研究。最后,探讨了钍燃料在先进高温堆中运用的可行性。研究结果表明,通过合理的优化与设计,现有的棱柱先进高温堆可以得到更加合理的方案,提升了经济性。而对于自行设计与先进高温堆中钍燃料的研究,使得我们对于已有设计有了更加深入的了解,也为以后方案的改进奠定了一点基础。