反应堆运行时，随着燃料的加深、裂变产物的积累，必须及时补给和更换燃料。不同的燃料管理方式对反应堆的物理特性具有重大影响。球床堆和棱柱型堆在燃料的更换及补给方式上有很大差别，从而堆芯的通量及功率分布也有很大不同。对于棱柱状高温气冷堆，多采用停堆换料方式，但会降低电厂的利用率，下面来具体的看一下沸水堆堆芯的物理特性是什么吧？
从反应堆物理角度看，球床式高温气冷堆具有如下特点：用石墨作为结构材料、反射层和慢化剂，石墨慢化比高，中子吸收截面小；用包覆颗粒形式的低富集度铀燃料元件，燃科颗粒近似均匀地分散在石墨中，堆芯采用氦气作为冷却剂，它对中子近乎透明，堆芯平均工作温度较高，堆芯连续地装载新元件与卸出乏燃料元件。同时部分燃耗的燃料元件还将通过堆芯若干次，燃料球随机地堆积在堆芯，不需要过剩反应性来补偿燃耗，仅需补偿负荷变化下的氙毒，能达到较高的平均卸料燃耗。因此，高温、氦冷却剂，石墨慢化及包覆颗粒燃料四个特点使高温气冷堆在物理上具有许多独特之处。
直径在1mm左右的包覆颗粒燃料弥散在石墨基体中，从反应堆物理观点来看是一种准均匀分布。热中子的自屏因子非常接近1，燃料及转化材料的共振积分，比大多数热中子堆大2~3倍。因此，热中子的非均匀效应不如其他反应堆明显，燃料的利用更为有效。包覆颗粒结构在高温下阻滞和包容裂变产物的性能很好，可以达到很高的温度，保证安全性、同时可以达到高的燃耗。燃耗深，裂变产物浓度高，这也是高温气冷堆的一个重要特点。
石墨作为慢化剂，功率密度较小，石墨的慢化能力较差。但石墨的中子吸收截面小。所以，慢化剂对燃料的原子数密度比(简称碳铀比)可以比轻水堆相应的值高很多，而不会造成慢化剂对中子的过多吸收。由于碳铀比可设计得高，临界装量就小(碳铀比过高时，石墨吸收及临界装量也会变大)，虽功率密度较低，但燃料比功率(即单位重量的重金属发出的功率)仍然很高。特别是燃料的准均匀分布，使得它的传热面积比较大，因而也允许它的比功率可设计得很高。对于，总功率确定的反应堆，比功率设计得高，燃料初装量就小，初始投资也就小。
高温气冷堆慢化剂及冷却剂的中子吸收小，也没有金属包壳的寄生俘获，因而“中子经济”性比较好，可以得到较高的转化比。尤其可以选针作为转化材料，充分利用32U在热谱上的高η值。热中子堆的比功率一般比快堆大得多。所以一旦实现增殖，尽管增殖比BR刚超过1不多，但也是具有相当的竞争力的，至少可以作为快中子增殖堆的补充手段。因此，热增殖堆是利用Th资源的最好途径，而快堆适于采用238U-219Pu循环。同时，在追求固有安全性的目标下，为了保证在事故后，不采用堆芯强迫冷却的措施，就可以把堆芯衰变余热通过热传导、热辐射等方式传到堆芯外，模块式高温气冷堆普遍采用瘦长堆芯，甚至环形堆芯，这种堆芯形式从中子经济学的角度是不经济的，但从安全角度是有利的、必要的。
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