反應堆熱工水力設計的目標是給出一個最佳化的反應堆冷卻系統，能有效地將堆芯內的熱量安全而經濟地傳出。反應堆熱工水力設計的內容包括反應堆冷卻劑類型的選擇、堆內冷卻方案及冷卻劑流動方式的確定、堆內冷卻劑流程及通道的設計和反應堆熱工參數的分析等。
反應堆釋熱功率的大小往往受到堆熱工水力設計的限制。反應堆熱工水力設計直接影響到堆的安全性能和技術經濟性能。首先根據反應堆總體設計的要求，通盤考慮和綜合平衡反應堆物理、熱工、安全、結構、材料、工藝及輻照禁止等諸方面的因素，確定反應堆冷卻劑系統的總體設計及其參數。諸如冷卻劑壓力及其恆壓方式的設計，冷卻劑自然循環或強迫循環的選擇，堆芯及燃料組件內通道形式和尺寸，堆芯冷卻劑流量和堆芯出、入口溫度等參數的確定。反應堆熱工水力設計包括反應堆穩態熱工水力設計和反應堆瞬態熱工水力分析兩個方面。鑒於反應堆系統多、現象複雜，通常用全面模擬堆芯及系統熱工水力性能的數字電腦程式來完成上述的設計和分析計算。
設計準則
為了確保反應堆的安全，明確規定了反應堆的熱工水力設計準則，用以作為反應堆熱工水力設計的依據及限制條件。該準則的內容因堆型而異，並隨著核工業的發展在不斷地被改進及完善。
對壓水堆核電廠在正常運行工況和預期運行事件工況，反應堆熱工水力設計要滿足如下的設計準則：
(1)堆芯任何位置上的燃料元件表面，都不允許發生偏離泡核沸騰(DNB)現象。
(2)整個堆芯壽期內燃料芯塊最高溫度低於其熔點。輕水動力反應堆多以二氧化鈾為燃料。未經輻照的二氧化鈾熔點約為2800℃左右。隨著燃耗的加深，其熔點有所下降。
(3)不發生流動不穩定性。通常限制堆芯熱通道出口處兩相流的空泡份額，以防止流動不穩定性。
