核燃料サイクル開発機構ではFBRの実用化に向けて必要となる各種炉内試験を実施するための、FBR安全性試験炉SERAPH(Safety Engineering Reactor for Accident PHenomenology)の設計研究を実施してきた。SERAPHでは種々の過渡試験が予定されているが、ドライバー炉心の試験遂行性能を評価し、関連する設計課題の明確化並びに試験ニーズの適正化を図るには、設計成立性に大きく影響するドライバー燃料ピンの熱設計許容範囲を把握することが不可欠である。そこで本報では、2次元非定常熱伝導解析コードTAC-2Dと汎用非線形構造解析コードFINASを結合した燃料ピン熱設計手法を考案・整備した。TAC-2Dについては、評価上許容し得る空間メッシュ及び時間きざみ幅を確認するとともに、熱設計上特に重要となる燃料ペレット及びギャップ部の伝熱特性の評価精度を向上させるため、非定常計算時に物性値の温度依存性を考慮できる機能の付加、ギャップ熱伝達モデルの改良、ギャップ可変モデルの組み込みをオリジナルコードに対して行った。FINASについては、過渡時の燃料ペレット熱応力特性を適切に評価し得る要素節点数及びメッシュ分割数について調べた。これらと合わせて、各コードの計算結果を整理するための後処理プログラムも作成した。本研究成果は、今後製造技術の成立性を含めたSERAPHドライバー燃料ピンの熱設計研究を促進するのに有効に反映される。