本发明公开的堆芯结构主要由压力容器、燃料区、板式热管、反射层组成；燃料区由多个尺寸相同的环形柱状燃料块组成；板式热管是横截面为扇状梯形且内含吸液芯的异形热管；反射层是多个尺寸相同的环形柱状BeO块；堆芯内部的空腔结构用于放置控制棒。燃料块和BeO块在堆芯径向上紧密贴合布置，且BeO块靠近堆芯的外侧；板式热管在堆芯周向上与燃料块、BeO块组成的堆反应块整体结构，呈间隔布置且贴合。本发明减小了堆芯临界尺寸，且堆芯组装简单、精度高，同时本发明完全改变了传统的圆形热管设计，若干横截面为扇状梯形且内含吸液芯的异形热管，实现在径向上匹配载出堆芯热功率，进一步提高堆芯功率‑质量比，热量能够高效导出。