船用核动力装置的固有安全性是评价其性能的重要指标。复杂的海洋运动会引入非稳态力场,改变非能动安全系统的热工水力特性,使系统偏离预期运行状态。量化非能动安全系统可靠性有助于提高公众的接受程度,是将非能动系统广泛应用于船用核动力装置中的重要环节。本文主要针对现有研究中的不足,展开了适用于船用核动力非能动安全系统可靠性分析方法研究。本文开发了适用于海洋条件下非能动安全系统可靠性分析的热工水力程序,并通过与参考值比对验证了程序的适用性;在程序中增加不确定性分析功能,为进一步开展可靠性分析奠定基础。在不同海洋条件下,对船用一体化压水堆IP200非能动余热排出系统展开运行特性分析。结果指出倾斜条件会使左、右两侧环路流量分布不均,流量偏移值随倾斜角度增加而增大。堆芯自然循环流量有所降低,冷却剂温度有明显的上升。摇摆运动的振幅越大或周期越小,环路自然循环流量波动越大,由于环路的抵消作用,堆芯冷却剂流量波动幅度较小,且波动周期为摇摆周期的一半。当摇摆运动较为剧烈时,堆芯冷却剂时均流量有所下降,冷却剂温度升高,摇摆运动会使非能动余热排出系统的流量高频率振荡。起伏条件下,冷却剂流量与非能动余热排出系统流量均出现与起伏周期相同的流量波动。堆芯总流量的振幅接近于各环路振幅之和。在较大的起伏幅度和周期下,系统流量波动增大,起伏振幅比起伏周期的影响更加明显。为了解决现有非能动安全系统可靠性分析方法中计算成本过高,精度不够等缺点,本文以Kriging模型为基础展开高精度代理模型研究。计算结果表明:采用粒子群优化算法代替传统Kriging模型常用的模式搜索法,能够有效降低超参数求解过程中对初始点的依赖性,多点并行的方式有效避免了陷入局部最优的可能,粒子群优化求解超参数能够提高模型的鲁棒性。基于多项式混沌展开作为趋势函数的Kriging模型,能够发挥多项式混沌展开的全局逼近能力强的特点,显著提高Kriging模型的全局近似能力,进一步地改善了Kriging模型的精度。为了进一步提高非能动系统可靠性分析的效率,基于方差缩减的思想展开先进抽样策略研究。根据候选样本池内学习函数值确定添加到试验设计中的新样本点,并以此更新Kriging模型。在此基础上,改进基于元模型的重要度抽样法,使用自适应Kriging模型代替真实函数求解重要样本集内的指示函数值,以此减少真实数值计算程序的调用次数。结果显示自适应Kriging模型通过U函数值确定最优试验点,能够有效地将抽样点转移至预测不确定性较大的区域以及极限状态函数附近,能够更策略性地选取样本,从而提高计算效率。基于自适应Kriging模型改进后的元模型重要抽样法解决了重要度抽样法无法分析多失效区域问题的不足,同时避免了传统元模型重要抽样方法中求解修正因子时需要反复调用真实数值分析程序的缺陷,通过迭代完善策略使构建的重要抽样概率密度函数趋近于最优,能够充分识别不同失效区域的同时提高失效样本点的数目,显著地减少了计算成本。改进后的算法对于小失效概率问题、多失效区域问题以及高维问题都具有良好的适用性。对海洋条件下IP200的非能动余热排出系统展开可靠性分析。使用改进后的元模型抽样算法进行功能失效概率计算。结合代理模型技术与全局敏感性分析方法对系统关键参数进行敏感性分析,识别影响系统功能的关键参数。并将物理过程失效整合到概率安全分析模型中。改进后的元抽样算法能显著地减少RELAP5程序的调用次数。通过将Kriging模型与Sobol方法结合的全局敏感性分析,解决了局部敏感性分析无法考虑参数间交互作用影响的不足,同时避免了全局敏感性分析方法计算量庞大的不足。结果显示海洋条件对非能动余热排出系统功能失效具有重要影响,倾斜角度、摇摆振幅以及运动周期对非能动系统功能具有显著影响。概率安全安全分析结果表明非能动系统功能失效对系统可靠性起主导作用,止回阀失效与换热器堵塞也对系统可靠性具有较大影响。本文中所提出的船用非能动安全系统可靠性分析方法,考虑了海洋条件不确定性因素对船用核动力装置的影响,填补了船用核动力非能动系统可靠性分析领域的空白。解决了传统分析方法分析效率低、精度不足等缺陷。对于提高核动力装置的安全、可靠性以及非能动安全系统广泛应用于船用核动力装置具有重要的意义。