堆内熔融物滞留(In-vessel Rentention，IVR)策略是先进三代压水堆，包括AP1000、CAP1400以及华龙一号等广泛采用的重要严重事故缓解措施。在堆芯熔融情况下，该策略通过在压力容器外表面建立自然循环的方式冷却压力容器下封头，避免熔融物融穿下封头从而保持压力容器完整性，防止熔融物和混凝土反应等严重事故后果。确保在冷却过程中外表面热流密度不超过临界热流密度(Critical Heat Flux，CHF)是该策略成功实施的关键。由于熔融物跌落状态不确定性和反应堆功率的提高，IVR策略存在安全余量不足问题，需要找到合适方法尽可能的提高IVR策略CHF。此外，在三代反应堆中，压力容器下封头所用材料大多为低碳钢SA508，是一种较易腐蚀氧化材料。当IVR实际投入使用时，下封头外表面可能已经在反应堆长期运行工况下经历了长期高温氧化。表面氧化造成表面特性的改变可能会导致CHF发生改变，进而对IVR策略安全余量产生影响。
　　针对IVR策略存在的以上问题，本研究设计并加工了一种金属多孔蜂窝板结构，研究其增强加热面朝下情况流动沸腾CHF效果。通过改变蜂窝板的孔径及孔间距研究不同蜂窝板结构增强CHF的效果及其机理。实验发现，金属多孔蜂窝板结构可以显著提高加热面朝下流动沸腾CHF。在较高流量下，CHF增幅最高为1.65倍。不同金属蜂窝板的CHF增强效果不同，不是所有的多孔蜂窝板都能提高CHF。发现采用金属蜂窝板将会减少实际的沸腾面积，其对CHF有较大的影响，过低的沸腾面积会导致较低的CHF。金属多孔蜂窝板增强CHF的主要原因是蜂窝结构和通过多孔介质增加的向加热面的补水。合适的孔间距/孔直径比是提高多孔蜂窝板CHF增强效果的关键。
　　此外，通过搭建池式沸腾流动沸腾回路，开展加热面朝下池式沸腾实验，研究了压力容器下封头真实材料低碳钢SA508表面氧化对加热面朝下情况CHF的影响。实验发现沸腾时间对低碳钢表面CHF具有重要影响，CHF随着沸腾时间的增加而增加。沸腾时间为3小时情况下CHF可达到沸腾时间为20分钟左右情况下的2倍。主要原因是低碳钢SA508在水中沸腾时表面出现氧化，提供了大量额外汽化成核点，导致CHF增加。在空气中对低碳钢表面进行加热氧化后，在快速达到CHF时对CHF值没有影响，但会导致传热系数的降低，慢速达到CHF时CHF值与未加热氧化相比显著降低。低碳钢表面在空气中加热氧化与在水中沸腾氧化对CHF的影响有很大区别，在空气中加热氧化会抑制额外汽化成核点的形成。