本发明实施例提供一种核动力堆芯热工模拟装置，包括：模拟堆芯筒体，模拟堆芯筒体内设有模拟堆芯；模拟堆芯，包括与正方形排列的原型燃料体的数量相同的模拟燃料体；以及填充块体，包括若干个填充块，用于设于模拟堆芯筒体内，填充模拟燃料体与模拟堆芯筒体之间的间隙以使模拟堆芯的流通面积与原型堆芯的流通面积一致；各个所述模拟燃料体之间的间距与各个原型燃料体之间的间距一致；各个模拟燃料体相互之间电性连接形成电路以使模拟堆芯与原型堆芯发热一致。本发明实施例可用于堆芯热工水力试验研究，为正方形排列结构堆芯热工设计和安全分析提供更可靠的试验依据和技术支撑。