确定燃料元件的形状、尺寸、栅距、排列方式及每个燃料组件内的燃料元件数；计算燃料元件总传热面积并确定堆芯的布置。根据堆芯输出的总热功率和燃料元件表面平均热流密度q″可求得所需的燃料元件总传热面积F，即

式中 Fu——燃料内的释热量占堆芯总释热量的份额。

设待求的堆芯燃料元件总根数为N，则有

式中 dco——燃料元件棒的外径，m；

L——堆芯活性段高度，m。

若燃料元件按正方形排列组成方形组件，则堆芯等效直径与燃料元件数N之间有如下的关系

式中 n——每个燃料组件内燃料元件的棒数；(www.daowen.com)

T——燃料组件每边的长度，包括组件间的水隙宽度，m；

Def——堆芯等效直径，m。

综合以上几个式子，可得

上式中有两个未知数，即堆芯的等效直径Def和高度L。堆物理设计方面希望堆芯高度对等效直径的比值L/Def保持在0.9～1.5的范围内。在这个范围内的中子泄漏较少，可以减少核燃料的临界装载量。此外，压力壳的直径与高度也要受到强度、加工及运输条件等方面的限制，这些限制也会影响到L/Def的比值。

定出L/Def的值后，由上式即可求得L和Def的值。有了Def之后，燃料元件的总根数和燃料组件数也随之确定，在这个基础上即可对堆芯进行初步布置。