氢气具有热值高、无污染等优点，并且可以有效储存由核能或间歇性可再生能源产生的能量，因此氢能被认为是一种新型能源载体。目前比较成熟的制氢技术主要是化石燃料蒸汽重整，但是该过程会产生大量温室气体CO2并消耗大量的热能。利用核能供热可以实现大规模、高效制氢，同时减少温室气体的排放。本文采用数值模拟的方法对高温气冷堆耦合蒸汽重整制氢过程进行了计算研究。　　本文主要研究了高温气冷堆出口高温氦气热能的梯级利用，从热力学角度分别对甲烷蒸汽重整制氢（Steam Methane Reforming，SMR）、乙醇蒸汽重整制氢（Steam Reforming of Ethanol，SRE）和甲醇蒸汽重整制氢系统（Methanol Steam Reforming，MSR）进行了分析。此后进一步对高温气冷堆供热的甲烷蒸汽重整制氢反应器以及余热加热的甲醇蒸汽重整制氢微型反应器内传输特性和进口参数影响进行了数值模拟研究。　　论文首先研究高温气冷堆高温氦气加热下SMR系统的操作参数对重整性能的影响。研究发现，在高温条件下压力对系统重整性能的影响很小。在操作压力大于1MPa，水碳比大于2时，随着温度的升高，热效率先增加到最大值然后又缓慢下降；在温度800~1000℃范围内，随着水碳比的增加热效率先升高后下降；分析表明，利用高温气冷堆氦气供热的甲烷蒸汽重整制氢系统，选择较高的水碳比和重整温度有利于提高系统热效率和制氢性能。　　为实现高温气冷堆高温氦气热能的梯级利用，论文进一步对SMR后高温氦气加热的SRE和MSR制氢系统进行了热力学平衡分析。SRE热力学分析表明，重整温度500~600℃范围内，重整压力为常压，水醇比在8~10区间内，热效率可以接近最大值。MSR系统热力学研究表明，在重整温度200~250℃范围内，重整压力为常压，水醇比为1.3~1.8范围内可使系统热效率接近最大值。本文设计了高温气冷堆高温氦气先后加热甲烷、乙醇和甲醇的蒸汽重整制氢系统，并进行了热力学数值分析，研究发现该系统设计可以实现高温热能的梯级利用，在此过程中氦气的温度变化与制氢系统的最佳反应温度条件匹配，系统总热效率可达70.85％，远高于SMR系统热效率。　　通过对高温氦气加热的甲烷蒸汽重整制氢反应器数值分析发现，原料气进口速度增加，反应器内温度降低，不利于甲烷重整反应的进行并导致甲烷转化率和产氢率下降；而原料气进口温度升高，甲烷转化率、产氢率和产氢量都增加，但进口温度提高，系统热效率增加程度下降。氦气进口速度增加，重整器内温度升高，重整器内甲烷重整反应更充分；氦气进口温度升高，甲烷转化率和产氢率都增加，但是其影响程度较改变氦气进口速度小。因此在高温气冷堆加热甲烷蒸汽重整制氢过程中，应选择较低的原料气进口速度、合适的原料气进口温度、较高的氦气进口速度并尽量提高高温气冷堆氦气出口温度即重整反应器的加热温度。　　最后考虑到低品位余热利用问题广泛性，本文设计了不同流动形式的余热加热重整甲醇制氢反应器并进行了甲醇蒸汽重整的数值分析。研究发现，顺流和逆流反应器的计算结果基本相同，而顺排反应器重整制氢性能明显高于叉排反应器。