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熔盐堆作为第四代反应堆六种堆型之一,由于其优越的性能,近年来受到国际核能界的广泛关注和研究。目前,国内外正积极开展熔盐堆系统的设计和研发。系统安全分析程序是进行熔盐堆事故安全分析的重要工具,在反应堆启动、停堆、正常运行、设计基准事故以及超设计基准事故的模拟分析方面发挥着重要作用。当前能够应用于熔盐堆的系统安全分析工具非常少,国内外主要基于轻水堆系统安全分析程序进行功能扩展。中国科学院上海应用物理研究所基于RELAP/SCDAPSIM/MOD4.0程序,通过增加液态熔盐物性参数和换热关系式,开发了熔盐堆系统安全分析程序RELAP5-MSR。但是,该版本程序不能计算流动熔盐与不凝气体接触和混合的相关问题。因此,本论文首先基于现有RELAP5-MSR程序数学模型,从理论上分析了无法计算流动熔盐与不凝气体接触相关问题的原因;然后,通过添加熔盐蒸汽相的物性参数和修改计算流程解决流动熔盐与不凝气体接触问题,扩展了RELAP5-MSR程序功能,并通过典型的实例分析、程序对比和实验数据比较三种形式初步验证了扩展后的RELAP5-MSR程序的适用性和正确性;最后,使用新版本的RELAP5-MSR程序对10MWth TMSR-SF1核能系统进行了初步安全分析,结果表明,稳态计算结果与设计值吻合较好,说明扩展的RELAP5-MSR对TMSR-SF1系统具有一定的适用性;全厂断电的瞬态计算结果表明事故发生后燃料元件的最高温度和冷却剂的最大温度均小于安全限值,说明了在短时间内TMSR-SF1的非能动余热排出系统能够确保系统安全;通过压力响应特性曲线发现,事故发生后系统压力持续升高,建议根据TMSR-SF1系统设计的实际安全限值采取相应的压力控制策略,保护反应堆系统的安全。本论文解决了现有RELAP5-MSR程序无法计算流动熔盐与不凝气体接触的相关问题,扩展和初步验证了功能更加完善的适用于熔盐堆系统安全分析的RELAP5-MSR程序,为熔盐堆系统设计和安全许可证申请提供了有力的分析工具;应用扩展的RELAP5-MSR程序,对TMSR-SF1实验堆系统开展了瞬态分析和安全评估,获得的结果,对TMSR-SF1实验堆系统的设计优化具有重要的参考价值和指导意义。