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最近几年来，在第四代先进核能系统研发热潮背景下，国内外对第四代反应堆系统开展了大量研究工作。超临界水冷堆作为第四代堆型中唯一的水堆，吸引了众多之前以压水堆为研究方向的研究人员的目光。超临界流体有着一些优秀的热工水力性能，但是也相应的带来了一系列的问题，冷却剂跨临界过程就是其中之一。尤其是冷却剂跨临界过程是超临界水冷堆在事故情况下必然会面临的情况，因此需要进一步研究超临界水冷堆在跨临界过程中面临的风险。 本论文针对超临界氟利昂R134a流体，因其较低的临界温度和压力，进行相关实验和系统程序的开发、验证研究。首先搭建 STAFF（Sub/Supercritical Transient Facility of Freon）实验装置，研究氟利昂 R134a在容器中经历泄压跨临界时流体的温度压力等参数的变化。其次，搭建SMOTH（Supercritical Model fluid Thermal-Hydraulics test facility）实验装置，研究氟利昂R134a在单管中流动传热时，系统压力跨临界过程的传热特性。最后，对系统程序ATHLET在运行工质为氟利昂 R134a的跨临界过程的适用性进行评估，在此基础上对ATHLET程序进行二次开发，即通过增加氟利昂R134a的物性和传热、传质、阻力等相关模型，获得超临界氟利昂适用的系统程序ATHLET-SCF（SuperCritical Freon）。并将实验数据和ATHLET-SCF程序进行比较，进一步验证了ATHLET-SCF程序在氟利昂R134a跨临界过程中应用的有效性。 论文的主要工作包括： 1.静止容器内跨临界泄压瞬态研究：自行设计和建立 STAFF实验装置，开展超临界氟利昂R134a在静止容器内泄压跨临界实验，获得泄压瞬态时流体压力温度等参数的变化，并分析了各参数对泄压过程的影响。 2.单管流动传热跨临界泄压瞬态研究：自行设计和建立 SMOTH实验装置，开展超临界氟利昂R134a在单管流动传热时，系统压力跨临界瞬态实验，获得降压瞬态时单管沿轴向的壁面温度等参数的变化，并分析了流量、主流温度和热流密度对壁面温度变化的影响。 3. ATHLET程序对跨临界过程的开发和适用性评价：分析ATHLET程序在运行工质为氟利昂R134a跨临界过程的适用性，通过增加超临界氟利昂R134a的物性计算子程序、传热、相间质量转换、阻力模型，获得 ATHLET-SCF程序版本，最后利用本论文的实验数据与ATHLET-SCF程序计算结果对比，验证程序的适用性和可靠性。 本文旨在探索超临界流体在跨临界过程中的相变特性和传热特性，开发和验证适用于超临界氟利昂R134a的系统程序ATHLET-SCF，为使用氟利昂R134a作为模化流体的超临界水冷堆设计提供了可用的工具和分析结果，SMOTH实验回路的建设也为后续更多的氟利昂超临界、跨临界实验提供了很好的平台和较强的参考价值。