乏燃料池作为乏燃料临时过渡期的储存方式,用以移除乏燃料产生的衰变热,使乏燃料温度维持在较低的水平,同时提供乏燃料的辐射屏蔽和避免乏燃料发生临界。日本福岛事故后乏燃料池安全性及潜在风险引起业界广泛关注,乏燃料池安全分析及应急缓解措施评估等成为目前重要的研究领域。由于乏燃料池分析软件的匮乏和程序适用性限制,当前的乏燃料池分析模型难以满足乏燃料池瞬态事故和研究范围的需求,乏燃料池安全分析技术仍有待发展和完善。本文基于热工系统程序和严重事故系统程序,在论证程序适用性和分析模型可靠性的基础上,对乏燃料池安全分析技术进行了系统、全面的研究。此外,提出一种延长换料运行模式的设计方案,并对该设计方案的可行性和安全性进行评估。论文的主要工作包括:(1)结合系统分析程序相关模型,对乏燃料池安全分析中重要现象及模型进行研究。包括乏燃料池自然循环、池水蒸发/沸腾模型、辐射换热模型、燃料通道流阻模型、锆氧化模型、洒水喷淋模型等。通过对乏燃料池重要现象的探讨及系统程序相关模型的适用性评估,为乏燃料池分析模型的开发提供参考。(2)基于系统分析程序开发乏燃料池分析模型。研究乏燃料池分析模型的开发原则,基于热工分析程序开发覆盖乏燃料池各类热工水力瞬态响应的综合分析模型。分析乏燃料池与堆芯的结构共性和功能特点,将乏燃料池模型等效转化为堆芯模型,建立基于严重事故程序的乏燃料池分析模型。通过不同系统程序乏燃料池分析模型在稳态工况和瞬态事故下的对比验证,论证乏燃料池分析模型的可靠性。此外,针对乏燃料池应急缓解措施进行模拟分析,评估应急补水和洒水喷淋的冷却性能。(3)研究乏燃料池丧失冷却后的严重事故进程及潜在事故现象。开发严重事故分析模型,研究丧失冷却和全失水事故后的严重事故进程。同时,对燃料组件、格架及支撑板的失效机制、空气自然循环冷却、锆氧化反应等关键现象进行深入研究。此外,结合热工分析程序和严重事故程序对丧失冷却后严重事故进程进行联合分析。(4)提出一种延长的换料运行模式的设计方案,以解决即将退役核电厂的乏燃料池存储容量饱和的难题。将堆芯分析模型与乏燃料池分析模型整合一体,并对该特殊运行模式的可行性与安全性进行评估。本论文给出了基于系统分析程序的乏燃料池安全分析技术研究方法,系统分析并验证了乏燃料池安全分析技术的各个方面,最后提出并设计一种延长的换料运行模式,并对设计方案的可行性与安全性进行评估。本论文对于乏燃料池安全分析技术的开发和应用具有一定参考价值,延长换料运行模式的设计方案对面临退役电厂具有现实的工程意义。