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商业化运行的核反应堆，为提高电厂的市场竞争力和发电成本最低化，核燃料组件的平均卸料燃耗越来越深。燃料组件的燃耗加深给核电厂带来巨大经济效益的同时也给反应堆运行安全带来许多问题。为研究燃料元件在深燃耗下对反应堆运行的潜在危险性，对高燃耗反应堆进行典型的极限事故研究。以秦山二期核电厂为参考，建立了RELAP5程序仿真模型，对一回路系统仿真敏感性进行了详细的分析，确定恰当的仿真模型。对高燃耗反应堆和秦山二期电厂进行一回路冷管段双端剪切断裂的大破口事故以及堆芯弹棒事故进行研究。在大破口事故分析中，主要研究包壳的温度瞬变，考察包壳峰值温度以及包壳的最大氧化份额，并探讨新型包壳材料在高燃耗大破口事故中的失效可能性。在弹棒事故分析中，主要研究燃料温度瞬变和包壳温度瞬变，考察燃料最高温度、包壳最高温度以及最大燃料焓值是否超过准则限值，分析高燃耗燃料元件和秦山二期燃料元件是否发生PCMI失效，最后对新型包壳材料在高燃耗下发生弹棒事故时进行完整性评估。结果表明，RELAP5对一回路仿真结果影响较大的因素有：堆芯通道数、堆芯通道的横向交混、瞬态工况下的温度反馈系数以及二次侧中的流动阻力系数；不敏感性因素有：堆芯通道的轴向节块数，稳态工况下的热源类型。在LBLOCA下：高燃耗堆芯和秦山二期堆芯中包壳峰值温度均低于安全准则限值1204℃，包壳氧化层厚度占包壳厚度均低于准则要求的17%，包壳不会因为过量的氧化发生脆裂；高燃耗堆芯中因组件功率分布和轴线功率分布较平坦，包壳最大氧化份额较低；新型包壳材料能够胜任高燃耗下LBLOCA的考验。弹棒事故中：热态零功率下秦山二期堆芯中因功率峰因子较大各项温度值较高，满功率下高燃耗堆芯因燃料导热性能较差燃料温度值较高；热态零功率和满功率下高燃耗堆芯和秦山二期堆芯的最大燃料温度均低于相应燃耗下的熔点温度、最大燃料焓值均低于准则要求限值，包壳最高温度和最大氧化份额均低于准则要求限值；在高燃耗堆芯中两种功率下的弹棒事故燃料元件都会发生PCMI失效，秦山二期堆芯的燃料元件能够保持完整；新型包壳材料在高燃耗下发生弹棒事故时，也不能保持完整。