控制棒组件是控制反应堆反应性,维护反应堆安全运行的重要保障。控制棒的落棒时间是反应堆设计时的重要指标。控制棒能否按时落棒往往影响着反应堆的运行安全,ADS堆作为下一代反应堆技术,研究ADS堆中铅铋介质环境下控制棒的落棒十分具有前瞻意义。落棒时间对反应堆的安全也极具保障价值。根据ADS堆的设计特性,铅铋介质环境下控制棒的落棒由重力驱动。在稳定状态下,落棒过程受到铅铋流体浮力,机械摩擦力,粘性摩擦阻力和压差阻力的共同作用;在有扰动时,落棒过程可能受到扰动带来的铅铋流速变化的影响。对此,根据ADS堆参数建立铅铋回路模型,改变加热段热流密度进行模拟计算。结果表明,加热段出口流量的变化都呈振幅减小的周期性振动变化。该振幅减小的周期性振动变化周期基本保持不变,但振幅大小和趋于稳定的用时都与阶跃加功率大小正相关。对正常工况和SSE(安全停堆地震)级地震工况下控制棒的落棒历程进行了计算,正常工况且动态铅铋介质条件下,落棒时间随着铅铋流速的增大而增大;地震工况下,控制棒配重增加,初始加速度比正常工况要大,在曲线上变现为速度时间曲线斜率较正常工况大。相同棒重情况下,加热段热流密度阶跃变化对地震工况落棒的影响要大于正常工况落棒。在正常工况下对水和钠环境控制棒落棒也进行了计算,通过与秦山300MW落棒参数对比验证了计算模型的可行性。通过水、钠和铅铋环境控制棒落棒数据的对比,发现在控制棒参数一致时,落棒时间有铅铋环境>钠环境>水环境的关系。采用灰色关联度方法对影响控制棒落棒特性的关键因素进行了分析,结果表明,在各因素单独作用对位移的影响中,控制棒配重的影响和控制棒落棒平均速度呈正相关关系,铅铋介质流速和机械摩擦力的影响和控制棒落棒平均速度呈负相关关系。而机械摩擦力的大幅变化会导致整个落棒过程的较大变化,在设计过程中应尽量避免机械摩擦力突然增大的情况。此外,通过对灰色关联度计算结果进行分析发现,低配重情况下铅铋流速对落棒影响小于配重的影响;高配重情况下,铅铋流速对落棒影响大于或接近配重的影响。得到了无论正常工况还是地震工况,铅铋流速对落棒影响随控制棒重量增大而增大,控制棒重量对落棒影响随重量增大而减小的机理,并证明了人工调节棒重是影响落棒历程最主要也是最有效的手段。在影响因素分析结论上,进行优化计算得到,棒重394kg是满足ADS堆安全落棒需求的最优重量。