重点针对第三代核电站AP1000及第四代超临界水冷堆(SCWR)、熔盐堆(MSR)、钠冷快堆(SFR)、铅铋冷却快堆(LFR)、钠冷行波堆(TWR)、加速器驱动次临界堆系统(ADS)及核聚变堆系统中的热工水力关键基础问题开展研究。
Ø 针对SCWR进行了MCNP和子通道程序SACOS的堆芯耦合设计分析，开发了基于频域分析方法的流动不稳定性分析程序FREDO和基于时域分析方法的TIDO程序，开发了SCWR系统热工安全分析程序TACOS。
Ø 针对钠冷快堆和行波堆开展了单相和两相钠沸腾流动和换热实验研究，开发了中国示范快堆系统安全分析程序，针对钠冷快堆非能动停堆系统进行了设计和分析研究，开发了钠冷行波堆堆芯子通道分析程序COBRA-Na和SACOS-Na。
Ø 开展了熔盐堆非能动余热排出系统实验研究：
本实验以西安交大自主提出的熔盐堆新型非能动余热排出系统概念设计为原型，结合高温热管技术，设计搭建了余热排出实验回路。该实验回路采用熔盐堆用盐FLiNaK（LiF-NaF-KF: 46.5-11.5-42 mol %）作为实验工质，能较为真实地模拟反应堆实际运行条件。本实验系统主要由热管卸料罐、对照卸料罐和储盐罐组成熔盐回路系统，建造材料为316不锈钢，配套氩气保护系统和测量控制系统。各罐体均为立式熔盐罐：储存罐高1m，内径0.8m，氟盐总装量0.28m3；两卸料罐高度均为0.9m，内径0.6m；热管卸料罐直筒段安插3层热管，每层最多8根。热管为钾高温热管。实验将验证新型非能动余热排出系统概念设计的可行性，并开展相关系统散热特性研究；开展氟盐自然对流换热特性研究，填补国际上相关实验数据的空白。
Ø 开展了氟盐冷却球床堆堆芯流动换热特性实验研究：
利用导热油在低温工况下与高温氟盐的物性相似性，搭建氟盐冷却高温堆堆芯球床流动换热特性试验平台。试验平台由导热油预热段，导热油膨胀槽，球床试验段，电磁感应加热系统，冷却系统构成。通过电磁感应加热给球床提供内热源，可在70-100度温度范围模拟540-700高温氟盐在球床内的流动换热特性，为国内首个含内热源导热油球床流动换热特性试验平台，为氟盐冷却高温堆的研究提供了重要实验基础。
Ø 开展了池式钠冷堆钠池热工水力特性研究：
针对池式钠冷快堆钠池内部冷却剂的热工水力特性开展了研究，根据钠池的结构特点及冷却剂流动特性，建立了二维钠池数学物理模型，开发了网格生成和计算程序，并通过基准题和堆内、堆外实验数据验证了程序的正确性和准确性；实现了钠池与系统程序的耦合，开展了针对中国池式钠冷快堆正常及典型事故工况的计算分析，揭示了钠池内主要热工水力参数的稳态分布和动态变化规律，提出了关于余热排出系统布置的优化方案。
Ø 开展了池式钠冷堆热工安全分析程序开发研究
针对池式钠冷快堆开发了热工安全分析程序THACS，并对BN800无保护失流事故EBR-II 有保护失流事故SHRT-17和无保护失流事故SHRT45R等国际基准题进行了分析计算；针对中国示范快堆开发了余热排出能力分析程序DERACS，并对中国实验快堆CEFR及中国示范快堆进行了余热排出能力分析计算。
针对中国实验快堆和CFR600开发事故余热排出能力分析子通道模块程序包，建立盒间流模型为CFR600不同设计阶段堆芯热工水力分析提供参考。
Ø 开展了深远海下无人航行器设计及安全分析研究
针对深远海下无人航行器提出了快中子反应堆，多级热管冷却加静默式热电转换系统装置，进行了初步的设计工作 并完成了搭建设计系统一维程序，以用于反应堆系统的初步安全分析工作
Ø 针对液体熔盐堆(MSR)开展了流动条件下堆内熔盐的中子动力学和热工水力耦合分析研究，开发了熔盐堆系统热工水力瞬态特性分析程序NTAM，研究了熔盐颗粒和结晶等对中子动力学及功率分布影响等，分析了下腔室结构和分流板结构对堆芯热工水力特性的影响，建立了MCNP和热工水力程序的耦合方法，进行了三维物理热工耦合分析计算；针对固体燃料熔盐堆（TMSR），开展了其燃料小球的局部流动换热特性理论和实验研究，并对不确定性进行了分析研究，提出了强迫、自然循环工况下反应堆的运行区间与安全系统整定值推荐值。
Ø 针对铅铋冷却反应堆和ADS系统开展了液态金属内气泡动力学特征和气泡泵提升液态金属自然循环能力研究，开发了液态金属冷却反应堆堆芯子通道分析程序和系统瞬态分析程序并将其进行耦合分析了事故工况下的堆芯子通道分析。
Ø 针对热核聚变反应堆ITER中国液态包层DFLL-TBM开发了专用安全分析软件Relap5-DFLL-TBM，针对ITER中国固态包层CH HCCB-TBM开展热工水力设计校核研究，并对固态包层氦冷系统进行了安全分析研究；针对超临界水冷包层开展了中子学性能和物理-热工-应力的耦合设计研究；针对聚变驱动次临界堆提出了压力管式水冷包层结构设计并开展了热工水力和应力耦合分析校核，同时在该混合堆中提出了非能动热管余热排出系统设计方案。
Ø 针对中国聚变工程实验堆氦冷固态包层CFETR HCSB建立了精确的典型包层模块的中子学，热工水力学及应力计算分析模型，对其分别进行了物理-热工及应力分析计算，计算结果初步验证了包层概念设计方案的合理性。基于RELAP5和MELCOR分析程序对包层及其冷却系统进行了安全分析，此外还基于MCNP和Fluent自主开发了物理-热工耦合优化分析程序NTCOC：该程序使用简化的一维圆柱中子学和二维平面热工水力学计算模型，同时实现了热工计算结果对MCNP输入卡中温度相关截面的的自动迭代修正以及二者数据的自动快速传递。此外，该程序采用变步长的方法，修正了之前NTOC程序物性的错误，并对优化算法进行了改进，改进后的程序对于优化目前已有的两种氦冷固态包层方案均适用，且目前已应用于CFETR所有内、外包层模块的耦合径向结构优化布置分析，得到了全堆最优的包层结构和材料布置方案。