在反应堆严重事故下,熔融物堆内滞留（In-Vessel Retention,IVR）是保护反应堆安全的有效手段,通过向堆腔注水并淹没反应堆压力容器（Reactor Pressure Vessel）实施外部冷却（External Reactor Vessel Cooling,ERVC）是其重要措施之一。其目标是通过自然循环将反应堆衰变热带出,确保压力容器下封头热流不超过临界热通量（Critical Heat Flux,CHF）,保证压力容器的完整性。在ERVC的实施过程中,下封头临界热通量受多种工程因素的影响,研究工程因素对临界热通量的影响对反应堆安全设计的重要性不言而喻。本文试验在全高度的IVR-ERVC“切片式”自然循环回路上展开,试验台架与国内某大型自主先进压水堆原型尺寸保持一致。本文首先建立了REPEC（REactor Pressure Vessel External Cooling）试验,确定了试验装置几何参数、系统热力参数、水位参数等,明确了临界热通量的测量和求取方法。在对REPEC试验进行分析研究的基础上,按照控制变量法开展相关工程因素试验研究。本文主要研究了表面材料、表面状态、实际水化学条件、堆腔注水时冷却水的热力条件、一些工程可行的强化措施工程因素对ERVC的影响,具体地有原型材料表面、试验本体高温氧化、水化学、流道入口水温、流道障碍物、表面开槽。通过与REPEC试验结果进行对比,分析研究相关工程因素对ERVC的影响。试验结果表明:临界热通量随方位角呈现先迅速增加后趋于平缓的规律;原型材料试验本体的CHF整体高于铜试验本体;试验本体经高温氧化后CHF变化不大;磷酸三钠溶液使CHF值降低,而硼酸溶液使CHF值增大,在自来水试验工况中,CHF值有相当程度的提高,但试验后发现加热面有水垢产生,将会严重影响下封头的沸腾传热;无论是铜加热面本体还是原型材料加热面本体,流道入口水温越低,下封头的临界热通量越高,但对下封头不同角度处的CHF值影响不相同,随着方位角的增大,由于沿程加热的原因,流道入口水温对高方位角处CHF值的影响减弱。对于一些ERVC工程强化措施因素的研究有流道障碍物和表面开槽。流道障碍物使其所在位置的临界热通量提高了,但其周围方位角的临界热通量减小。针对表面开槽的影响,本文通过在模拟ERVC条件的自然循环回路上,开展光滑面和开槽面在朝下倾斜表面方位角为7.5°、37.5°、67.5°和82.5°的沸腾传热与CHF的对比实验,发现在ERVC低流速过冷沸腾条件下,由于超蒸发（Hypervapotron）效应,开槽面上沸腾换热显著增强,CHF得到明显提高。