随着我国核电的快速发展,核废料的处理将成为我国核电事业面临的一项艰巨的任务。参考国际上在这方面的研究,加速器驱动的次临界反应系统(ADS)在处理核废料方面具有很好的前景。而作为堆内靶件和冷却剂的铅铋流体的研究也开始成为热点。铅铋的流动换热的研究也成为关键问题之一,但尚缺乏其自然循环流动稳定性的研究。因此,本课题主要研究点之一便是对其流动稳定性进行研究。另一个研究点是将铅铋的稳定性研究、水的不稳定实验研究和钠的不稳定理论研究进行对比研究。本课题利用FLUENT软件对铅铋回路进行了建模与分析。首先对CFD建模以及计算设置等方面进行了详细地说明。利用FLUENT软件对铅铋加热段的速度场和温度场进行了研究,同时与Karsten Litfin等人的实验结果进行了对比,验证所选湍流模型的适用性,为自然循环模拟奠定了基础。建立了2维的铅铋自然循环的模型,完成模型网格的划分和所有计算前处理设置。假定了2m模型与4m两种不同高度差的模型,并对2m模型和4m模型进行了4个加功率工况的计算。对比了两种模型高度差在流量、振荡时间、周期和振幅上的影响。结果表明：冷热段中心高度差越大,其循环流量也越大,引入扰动后达到新稳态的时间也更长,其振动周期和振幅也相应的更大；对2m模型和4m模型加功率得到：在一定程度上增大加热功率,其循环流量也相应的增大,但是其产生振动的振幅有所减小。因此,可以认为在一定参数范围内,铅铋流体流动具有不稳定性。实验研究水的不稳定性、理论研究钠流体的不稳定性。对水的研究表明其在两相区域会发生密度波不稳定性,同时观察到了流量漂移现象；钠流体具有密度波不稳定性。结合上述研究,讨论了3者发生条件、发生过程和发生类型的异同,结果表明：其自身物性变化剧烈程度对不稳定性有重要影响；系统的几何结构也对其不稳定性及其特性有很大影响；铅铋流动会发生趋于稳定的振荡,这对系统控制很不利。结合上述计算与分析,对铅铋自然循环回路实验台架进行设计,完成了台架设计概念图和部分重要部件设计图,同时对相关系统进行了阐述。针对设计的实验系统,给出合适的实验方案。本研究工作为后续实验台架的搭建和进行不稳定性相关实验奠定了基础。