池式钠冷快堆依靠事故余热排出系统,可以在全厂断电事故工况下建立自然循环,以保证快堆在事故下的余热排出能力,提高快堆安全特性。因此该系统运行下的自然循环特性对快堆的安全发展具有重要意义。但由于池式快堆堆内结构布置复杂,流道众多且不同流道之间空间尺寸差异巨大,尤其是堆芯组件与组件之间的狭小流道,为快堆自然循环特性研究带来巨大挑战。目前大部分研究都是基于一维或二维分析软件开展数值模拟,而实验方面也仅开展了部分水实验和钠原理性实验,虽然对快堆自然循环有一定的认识,但已有的模拟或实验都无法准确识别复杂的自然循环流动路径。所以,限于已有的模拟和实验条件,有必要开展三维数值模拟,进一步识别自然循环路径,以便于对自然循环下池式快堆余热排出能力进行评价。本文采用三维CFD（Computational Fluid Dynamics）求解方法,包括基于ICEM的建模及网格划分和基于FLUENT的求解计算,以模拟全厂断电工况下的自然循环热工水力特性。同时基于钠回路余热排出实验装置PLANDTL-DHX（Plant Dynamics Test Loop）开展相关建模及求解计算,通过将稳态及瞬态模拟结果与实验结果对比,验证了 CFD数值方法应用于快堆自然循环模拟的适用性。基于已验证的数值方法,以中国实验快堆（CEFR）为研究对象,建立包含全堆芯712盒组件的一回路钠池系统三维计算模型。基于关键边界条件设置,对自然循环工况下CEFR一回路热工水力分布进行三维数值求解。基于CEFR一回路5000s模拟结果,分析了包含主泵惰转过程的一回路钠池内自然循环关键流动路径,包括堆芯盒内流、盒间流以及主容器冷却系统返流等关键流动路径的三维变化特性,同时分析了钠池内三维温度场的瞬态分布特性,获取关键位置处的热工参数。计算结果表明,在全厂断电5000s以后,盒内流流量约3.07kg/s,盒间流流量约为1.53kg/s,主容器冷却系统返流流量约为-1.93kg/s;在瞬态变化下,盒间流对堆芯余热排出发挥重要作用,排出堆芯衰变功率占比约为37.2%;三维钠池温度分布整体呈现上热下冷的热分层现象,堆芯出口温度呈现先下降后上升再下降的变化过程,并在约1200s时达到主泵惰转结束后的最高温度约503.26℃。基于对全厂断电工况下CEFR一回路钠池模拟计算分析,CEFR通过事故余热排出系统建立自然循环,使得堆芯余热持续有效排出,保证一回路系统安全性。本计算结果可为池式钠冷快堆自然循环工况下安全分析提供关键的三维数值参考。