核能已成为人类社会发展的重要能源之一。为了追求更高的安全性和经济性,国际上开展了第四代核能系统的研发工作,提出了包括熔盐堆在内的六种候选堆型。同时,小型模块化反应堆具有多用途、成本低、厂址适应性好等特点,也成为当今国际核能行业研究的热点,多种类型的设计方案被提出。基于此,本文提出了一体化小型氟盐冷却高温堆概念,采用FLiBe作为一回路冷却剂,换热器一体化布置在反应堆容器内部,并且一回路采用自然循环的冷却方式。一体化小型氟盐冷却高温堆集熔盐堆、小型堆和自然循环反应堆特点于一身,具有良好的固有安全特性。本文主要针对与自然循环冷却方式密切相关的热工水力设计,瞬态安全特性和不确定性与敏感性等关键问题进行了研究。首先,利用单通道模型,压降模型,换热器模型完成了一体化小型氟盐冷却高温堆方案设计。在此基础上,利用RELAP5-MS系统分析程序,选取了一根控制棒在功率运行下失控提出事故,全厂断电事故,一根控制棒误提出未能紧急停堆(ATWS)事故和失去厂外电未能紧急停堆(ATWS)事故四个典型事故进行了研究,评价了设计方案的固有安全特性。最后,以一根控制棒误提出未能紧急停堆(ATWS)事故为例,对相关输入参数进行了不确定性和敏感性分析,得出了对事故工况发展具有重要影响的参数,并进一步验证了该反应堆具有非能动固有安全特性。本文初步建立了该反应堆热工水力与安全分析研究的基础,得到了对于瞬态特性影响较大的参数。研究结果表明,一体化的小型氟盐冷却高温堆具有可行性,可列入未来小型堆发展的研究范畴内。本论文研究成果对经济性与安全性协调发展的先进核能系统的研究具有一定价值和意义,为一体化的小型氟盐冷却高温堆的设计提供了部分基础支持,并为该类型反应堆的安全分析积累了经验。