福岛核事故使得各国核电研究人员对核电站的安全问题更加重视。减轻每个反应堆的热负荷,把传统的压水堆堆型改为小型模块化压水堆（Small modular reactors,SMR）是一种提高安全性的解决方法。小型模块化压水堆具有占地小,固有安全性高,组装拆卸灵活,适合中小型电网调配发电等优点。相比于第四代新型核反应堆,小型模块化压水堆在技术上是比较成熟的,在经济上是可行的,在应用前景是非常广阔的。另外,事故容错燃料（Accident Tolerant Fuel,ATF）也可以提高核电站的安全性。它能够从热工、中子学和力学角度延长燃料棒的失效时间从而保护核电站安全。本文以美国纽斯凯尔电力公司（Nu Scale Power）研发的小型模块化反应堆Nu Scale为对象,从反应堆物理分析,子通道和系统化热工水力分析,燃料性能分析四个方面研究搭载ATF燃料的Nu Scale在核电站事故下安全性能。采用五硅化三铀（U3Si5）,二硅化三铀（U3Si2）燃料和铁铬铝合金（Fe Cr Al）,碳化硅复合材料（Si C/Si C）包壳研究了ATF在Nu Scale组件中的低铀富集度下的反应堆寿期要求,和组件在寿期初和寿期末发生弹棒事故下的热工水力安全特性。研究结果表明4%的低铀富集度的事故容错燃料可以满足Nu Scale的寿期需求。由于Nu Scale优秀的安全性能,传统燃料和事故容错燃料都可以在反应堆发生弹棒事故（rod ejection accidents,REA）下确保反应堆安全。然后采用了钍铀混合燃料(Th0.923U0.077O2)和双层碳化硅包壳（two-layer Si C）研究Nu Scale在发生蒸汽发生器传热管破口事故（steam generator tube rupture,SGTR）且无人因和其他安全系统投入情况下的系统化热工水力分析以及事故下单根燃料棒的性能分析。研究结果表明两种燃料系统的初始冷却剂和包壳温度基本相同,但事故容错燃料系统的初始芯块温度比传统燃料系统的低143K。事故过程中,两种燃料系统的冷却剂、芯块和包壳曲线变化趋势温度基本相同。使用事故容错燃料可以延长事故下安全时间8s。由于ATF材料的优越性能,事故发生后,事故容错燃料系统的气隙在模拟时间内并没有明显的变窄。从包壳的应力和应变失效标准来看,ATF系统比传统燃料系统可以将安全时间延长17s。