核能具有能量密度高、清洁无污染等优点,利用核能发电可以有效缓解我国当前所面临的能源短缺问题以及环境问题。随着核电行业的发展,核工业界着眼未来开始研发各类新型反应堆,以期待进一步提高核电的安全性和经济性,其中小型模块化反应堆（Small Modular Reactors）因其初期成本低、建造周期短、电厂布置灵活以及用途广等特点,在近年来获得了广泛的关注。近年来,小堆在设计和研发上已经取得了一定的成果,然而其安全系统在复杂工况下的有效性仍然需要进行广泛的验证以确保其安全性。本课题旨在通过建立完整的小型模块化反应堆热工水力模型,探究其安全系统特别是非能动安全系统在各种复杂事故工况下的事故缓解能力,从而验证小型模块化反应堆的安全性。本课题选取西屋公司所设计的西屋小型模块化反应堆Westinghouse Small Modular Reactor（WSMR）作为原型,依据其反应堆系统设计建立完整的严重事故分析程序MELCOR模型。在对该模型进行相关稳态验证后,利用其开展基于全厂断电事故与冷却剂丧失事故两大重要始发事故下的各类事故序列分析,并对计算结果进行分析与比较。此外,还以冷却剂丧失事故作为基础事故序列,基于最佳估计计算结合定量不确定性分析方法与公差区间统计技术进行不确定性计算与分析,以堆芯水位变化作为关键系统指标,使用斯皮尔曼相关性模型进行事故相关性分析。研究结果表明:1.小型模块化反应堆具有多种余热移除机制,在事故工况下,若相应安全系统特别是非能动安全系统正常工作,则可以保证充分的堆芯冷却能力。2.小型模块化反应堆中设计的非能动堆芯补水箱对全厂断电类事故序列有着快速且出色的缓解效果,然而研究结果表明必须有两个或以上的堆芯补水箱正常启用时才能够提供足够的余热移除。若初始安注信号失效,小型模块化反应堆仍然可以借助其自然循环能力实现一段时间内的余热移除,只要在燃料包壳失效之前重新启用堆芯补水箱即能够使事故得到有效缓解,同时避免堆芯整体结构损坏。3.对于冷却剂丧失事故这类发生频率更高的事故,由于小型模块化反应堆的一体化设计限制了压力容器内的冷却剂储量,在主回路边界出现破口时堆芯可能出现短暂裸露现象。在缓解冷却剂丧失事故的过程中所涉及的非能动安全设施更多,系统动作也更为复杂,反应堆能够结合非能动安注、自动卸压及传热等手段,有效地缓解该类事故。且小型模块化反应堆的安全壳具有良好的导热能力,在事故过程中避免了潜在的超压风险。4.针对冷却剂丧失事故下的一系列影响因素进行不确定性和相关性分析的结果表明,堆芯水位下降现象与破口处流量速率相关,其中破口尺寸对破口处流量速率的影响最为显著,破口尺寸的增大将直接促进更多冷却剂流失;其次为安全壳壁面换热系数,通过强化破口两侧热量梯度,间接增强冷却剂释放速率,使堆芯水位进一步下降。本文使用严重事故分析程序MELCOR对WSMR实现了完整系统模型搭建,研究工作可为与小型模块化反应堆相关的数字化模拟与分析提供经验与指导。论文针对WSMR非能动安全系统设计开展详细的事故安全分析,对事故进程与机理进行了深入研究,并对相关参数以及因素进行不确定性分析和相关性分析。结果可为小型模块化反应堆相关严重事故管理导则的制定与改进、新型反应堆安全设计以及与小型模块化反应堆相关的工程设计与应用提供指导。