非能动余热排出系统不依靠任何外部动力，通过系统自身冷热位差或者介质密度差形成的驱动压头带动冷却剂导出堆芯衰变热，实现对堆芯的应急冷却。这种不依赖外部动力的非能动系统不仅简化安全系统，还可以避免由于操作员误操作带来的危害，大大提高核电站的固有安全性。因此，在反应堆事故停堆后，为了应对能动安全系统可能出现的失效问题，研究非能动余热排出系统热工特性对提高核电站的安全性和可靠性具有重要的理论和实际意义。本文采用热工水力系统分析程序RELAP5对百万千瓦级压水堆核电站蒸汽发生器二次侧非能动余热排出系统进行设计及热工计算。首先，本文基于热工水力程序RELAP5/MOD3.3对蒸汽发生器二次侧非能动余热排出系统冷凝换热器进行热工设计，确定了适用于CPR1000核电站二次侧非能动余热排出系统冷凝换热器的设计方案。其次，本文采用RELAP5程序对CPR1000核电站一、二回路系统和非能动余热排出系统建立了RELAP5稳态系统模型，并把系统稳态计算值与实际核电站的稳态运行参数进行对比,验证了稳态系统模型的可靠性。最后，在稳态系统模型的基础上，研究全厂断电事故、主给水管道破裂事故工况下,非能动余热排出系统的热阱能力和对系统启动的瞬态特性，包括启动方式、启动快慢对汽锤强度和持续时间的影响进行研究分析。研究分析表明，对于全厂断电事故，非能动余热排出系统能够在应急移动电源接入前，没有任何人为干预下持续有效地载出堆芯余热，使一回路的压力和温度下降到安全的状态。对于主给水管道破裂事故，在一列SG失效情况下，两列的非能动余热排出系统依然能够在预想的时间内将堆芯的衰变余热带走，而对于极限两列SG失效时，一列非能动余热排出系统无法及时的带走一回路的衰变余热。对于系统启动特性分析，为了避免启动发生的汽锤现象，分析确定了合适的启动方式和启动速度。本文所提出的换热器设计方案、系统模型以及分析方法对CPR1000蒸汽发生器二次侧非能动余热排出系统的设计具有重要的参考价值。