为了限制事故下燃料元件的损坏率，要求在专设安全系统的参与下满足以下要求：

①计算得到的燃料元件包壳最高温度不超过1 200℃。

②燃料包壳的氧化层厚度不超过包壳总厚度的17%。

③与水和水蒸气发生反应的锆的质量不超过堆芯全部锆包壳质量的1%。

④在事故过程和随后的恢复期里，堆芯必须保持可冷却的几何形状。

⑤在应急冷却系统启动之后，应能降低堆芯的温度，并能维持对堆芯的长期冷却，去除堆芯的衰变热。(www.daowen.com)

前两条准则的目的是保证锆包壳有足够的完整性，以使UO2燃料芯块保持不动，在高温下严重的氧化能使包壳脆化，造成破裂。通过限制最高温度和最大氧化程度，就可以保证包壳有足够的韧性以避免脆性破坏。第三条准则是为了保证所产生的氢气量不会达到爆炸的程度。

为了判断所设计的堆芯是否满足上述准则，需要对稳态和各瞬态工况进行分析计算，其中包括反应堆热力系统分析、堆芯子通道分析、堆芯中子动力学分析、燃料特性分析等。瞬态分析的结果可能要求对最初的设计进行修正。最终确定的堆芯设计是稳态和各种瞬态工况下各种限制条件综合的结果。

各种限制条件最终都可以归纳为对燃料元件线功率密度的限制。几种典型的限制反映在图6-16上。由图可以看出，导致中心熔化的线功率密度远高于其他工况对线功率密度所形成的限制，所以中心熔化实际上已不构成对线功率密度的限制。大破口失水事故对线功率密度的限制是由堆芯再淹没期间燃料包壳所达到的最高温度构成的。由于压水堆再淹没是从堆芯底部开始的，堆芯上部的包壳表面在被淹没之前温度会继续上升，所以越靠近堆芯顶部对线功率密度的限制越严格。小破口失水事故对线功率密度形成限制的背景是堆芯裸露部分传热恶化，裸露从顶部开始。所以最严格的限制在堆芯顶部。

图6-16　典型的线功率密度极限