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核能利用过程中产生的长寿命高放废物(包括:次量锕系核素MA和长寿命裂变产物核素LLFP)对环境具有长期潜在的危害,对其进行安全处置是关系到核能大规模可持续发展的重要研究课题。我国随着核能发展规模的逐步增加,势必会面临MA和LLFP不断累积的问题。分离和嬗变(P&T)方法可以有效解决长寿命高放废物的安全处置问题。钠冷快中子反应堆(快堆)是嬗变MA及LLFP现实有效的装置,本文研究MA及LLFP在钠冷快堆中嬗变的中子学问题。首先,本文以中国示范快堆(CDFR)为参考堆芯,系统地研究了钠冷快堆嬗变MA的基本中子学特征,并归纳提出MA焚毁效果评估指标的一般性准则。MA引入钠冷快堆燃料中会对堆芯性能造成显著影响,因此MA添加量受到一定限制,但是MA嬗变支持比却与MA添加量成正比,这是钠冷快堆嬗变MA固有的矛盾。转换区可大量添加MA,但嬗变效率偏低。MA焚毁效率与燃料燃耗深度和MA焚毁效率因子(MA裂变份额与MA初始质量份额的比值)的乘积成正比,MA焚毁比消耗与堆芯中MA的裂变份额成正比。论文进一步研究了MA在钠冷快堆中的不同嬗变方式选择,包括:压水堆乏料超铀核素(TRU)整体在CDFR快堆中循环;MA以惰性基体燃料(IMF)靶组件形式在CDFR中非均匀布置嬗变或在转换区大量布置靶组件;MA专用焚烧堆。第二种方式MA嬗变效率高,但靶组件布置数量有限且需优化其位置。第三种方式能达到更高的支持比,但安全性下降。第一种对堆芯性能影响小,可行性更大。TRU多次循环后,单个堆芯中的MA含量可达到平衡态,此时燃料循环中总的MA累积量只跟总装机容量成正比。论文预测评估了TRU整体循环对我国MA累积趋势的影响,结果表明,TRU整体循环可以有效控制我国总的MA累积量,同时保证增殖核燃料的需求。论文还论证了利用MA焚烧快堆泄漏区中子来嬗变LLFP(Tc-99和I-129)的可行性。引入LLFP嬗变组件给堆芯带来的影响与嬗变组件的位置和其材料组成相关,慢化材料和慢化方式的选择对LLFP的嬗变效率有比较大的影响。