本发明属于核反应堆领域技术领域，具体公开一种超临界二氧化碳为热电转换工质的热管反应堆系统，热管反应堆位于一体化安全壳中心，超临界二氧化碳热电转换系统对称布置在热管反应堆两侧、并与回路压力维持系统连接；启动控制系统、停堆控制系统均与热管反应堆连接，回路压力维持系统、安全壳内温度控制系统均位于在一体化安全壳壳壁上，应急冷却系统位于热管反应堆和一体化安全壳形成的环腔内部；乏气冷却系统、非能动余热排系统分别一体化安全壳底部、顶部壳壁上，并均与超临界二氧化碳热电转换系统连接。本发明的系统显著降低了二回路系统的重量和体积，噪声小、发电效率高、结构紧凑、布置灵活方便固有安全性高。