围绕世界核电长燃耗发展趋势，商用压水堆燃料富集度突破5%燃料许可证限值成为可能。中小型堆的发展更是对长燃耗提出更高的要求。本课题以AFA-2G组件和秦山二期首循环堆芯为对象，对燃料富集度与堆芯物理特性进行了详细的研究。本文根据研究对象的需要，以AFA-2G建立均匀堆芯模型，采用CASMO-4E/CMSLINK/SIMULATE-3三维堆芯物理计算软件程序包，分别研究了不同燃料富集度的组件与均匀堆芯的堆芯物理特性,同时对堆芯反应性控制问题进行了初步研究。研究范围主要包括：1.组件燃料富集度和组件物理特性，燃料富集度的范围为2%-20%，组件物理特性主要为重同位素浓度、组件反应性等。2.均匀堆芯燃料富集度和堆芯物理特性,堆芯物理特性主要包括堆芯反应性、堆芯燃耗、堆芯反应性系数。3.反应性控制的方法和可燃毒物控制。5种常见可燃毒物（PYREX,IFBA,WABA, Gd,E）在三种不同富集度均匀堆芯（富集度分别为4%、15%、60%）中性能比较。Gd可燃毒物在高富集度堆芯反应性控制中具有巨大优势。4.可燃毒物控制反应性的方法在提高燃料富集度后的秦山二期首循环堆芯中研究，提出混合可燃毒物控制堆芯反应性的方法。探讨了初始堆芯装料的可燃毒物配置的最优化问题。研究表明，增加燃料富集度会对堆芯反应性控制提出较高的要求，可燃毒物是解决反应性控制主要方法之一。合理的选择可燃毒物对高富集度堆芯的堆芯设计和安全运行有良好的效果。本文结论和方法可为进一步研究提供参考。