在反应堆冷却剂循环泵停转以后，自然循环是把堆芯衰变热输送到蒸汽发生器去的唯一输热机制。所以自然循环在事故过程中起重要作用。

如4.5节中所讨论的那样，自然循环的驱动压头是回路上行段（上升段）和下行段（下降段）中冷却剂的密度差造成的，并与堆芯和蒸汽发生器的相对标高成正比。冷却剂主泵惰转停止以后，自然循环开始为单相流。随着系统降压，回路中冷却剂温度最高部分（堆芯出口和热段管道）开始出现闪蒸。闪蒸产生的气泡在进入蒸汽发生器传热管后很快就会被凝结。气泡的存在可增大回路上行段和下行段冷却剂的密度差，因而可使循环流量增大。但不久之后，当一回路压力降到接近二回路压力时，蒸汽发生器倒U形管顶部的水也接近了闪蒸点，致使进入倒U形管的蒸气泡得不到凝结而滞留在顶部形成汽腔，使自然循环中断。这种汽水分层效应是小破口事故中最受关注的现象之一。

在自然循环中断之后，堆芯中产生的蒸汽通过热段管道流到蒸汽发生器，并在上升段中冷凝，凝结后的水又沿原来的路径返回堆芯。这种传热模式称为回流冷凝。蒸汽和冷凝水在热段主管道中流动方向相反，有可能形成阻流现象。在蒸汽发生器传热管上升段中，由于管径较细，会有一部分管子间歇地被堵塞。(www.daowen.com)

不凝性气体的存在会降低冷凝传热系数，妨碍蒸汽发生器的传热。还会在倒U形管顶部高点形成不凝性气腔，妨碍自然循环的恢复。不凝性气体的来源主要是锆—水反应生成的氢气、燃料元件内充压用的氦气、裂变气体、安全注射带入的氮气和空气等。应该估算这些气体的量和它们造成的影响。实验和分析表明，只要不凝性气体不是异常地多，而且蒸汽发生器二次侧热阱有大约15%是可用的，那么在回流冷凝的模式下，也可以使反应堆堆芯得到适当的冷却。