随着科学技术的发展和能源体制的改革,清洁能源的应用越来越广泛。近年来,中国大部分地区爆发严重雾霾天气,严重影响人民群众健康。在能源领域最核心的防治措施就是要控制煤炭消费总量,提高天然气的使用量,大力发展核电、可再生能源等替代能源。核电与水电、风电、太阳能发电相比,在改善环境质量方面,具有明显的优势。核电单机容量大,运行稳定,生产过程对环境基本上是零排放,改善环境的作用十分显著。根据国家核电发展的长远规划,未来几年中国将安全高效大力发展核能技术,以形成核电系统技术自主研发的能力。2007年,中国引进了具有非能动冷却系统的第三代先进压水堆核电技术,依靠自然力来保证核电站的安全特性,把设置预防和缓解严重事故作为了设计核电站必须要满足的要求,具有更好的安全性。从目前的核电发展情况来看,第三代核电技术已成为当今国际上核电发展的主流。目前,核电技术人员在充分利用已有技术和资源的基础上,积极消化和吸收第三代核电技术,以加快自主化进程。堆芯补水箱作为第三代先进压水堆核电技术的非能动冷却系统中的一个重要部分,对其设计过程进行深入的分析验证研究,为核电站的运行提供安全保障具有重要意义。在堆芯补水箱的设计分析过程中,主要难点是需要对设计要求、设计瞬态和接口载荷要求,以及各种工况进行充分考虑,严格按照设计规范进行计算和评定。通过结构对比,本文选择制造工艺较为简便的整体锻造筒体和封头作为结构设计方案；针对压力容器设计中常用的嵌入式接管的焊接变形和焊接裂纹等问题,在封头上整体锻造出接管嘴,实现接管对接焊的焊接形式；针对堆芯补水箱短而粗的特殊结构,选择了柱式支承结构。充分考虑其设计难点,并进行详细的常规设计研究。针对堆芯补水箱的结构形状复杂,不能用解析法精确求解,本文通过用ANSYS软件对壳体、进口接管、出口接管、人孔座和支承柱等重要部位的受力进行有限元分析,依据ASME设计规范,利用有限元计算的结果,对主要零件的应力强度,按照各种工况进行应力限制判定,并进行应力强度线性化处理。分析结果验证了堆芯补水箱设计的合理性和科学性,并且该结果已通过业内专家评审。这为进一步应用现代先进的设计方法设计堆芯补水箱,以及堆芯补水箱的国产化设计做了有益的基础工作,可为后续研究者提供参考和帮助。