反应堆控制棒是核反应堆紧急控制和功率调节所不可缺少的控制部件，控制棒价值直接关系反应堆的停堆深度。采用MCNP和ORIGEN程序对CMRR反应堆全堆芯三维详细建模计算，并分别利用落棒法、逆动态法对控制棒积分价值、微分价值进行刻度，理论与实验吻合较好。单根安全棒的积分价值约大于4%Δk/k，事故工况下卡一根安全棒的停堆深度仍然大于10%Δk/k，验证了堆芯物理设计，保障了CMRR反应堆的运行安全。

提出了一种基于短半衰期核素平衡浓度求解燃耗的γ谱法。该方法通过将待测燃料在恒定中子通量条件下辐照一段时间, 使得短半衰期标识核素建立浓度平衡, 并基于核素平衡浓度与燃料中剩余235U含量之间的关系求解得到燃耗值。理论模拟结果与“LR-0”实验堆上的燃料辐照实验均表明, 当燃料经过短期辐照后, 短半衰期标识核素88Kr, 92Sr能在γ谱中出现明显可分辨的特征峰, 从而证实了88Kr, 92Sr作为燃耗测量的标识核素的可行性。模拟了不同实验条件下测量富集度为20%的乏燃料的燃耗情况, 实验表明标识核素88Kr, 92Sr与其相应的干扰核素的特征峰在相应能量段均可分辨出来, 且γ谱的测量宜选在乏燃料卸料冷却11 h内进行。最后通过88Kr, 92Sr计算获得了与理论值相吻合的燃耗值。相比于其他方法, 该方法测量燃耗不受辐照历史、燃料富集度、再次辐照前冷却时间的影响。

基于MCNP程序对300#研究堆首炉堆芯进行精细建模，通过并行计算方式得到了实验临界棒位下堆芯的有效增殖因数为1.002 29，与临界值之间的相对误差为0.229%，验证了物理模型的正确性。探讨并解决了并行计算的中断与接续问题，提出了体通量计数与点探测器计数应用中的合理化建议，即对大体积空间计数时尽量使用体通量计数。计算值与实验值对比结果表明: 两者在3 MW功率水平下热中子通量密度相差4.6％，符合得较好。