换料优化过程需要对大量的换料方案进行堆芯物理参数计算,而方案评价是整个优化过程最耗时的部分。因此,缩短方案的评价时间是加快优化过程的有效手段之一。2006年,吕栋等提出了用低阶谐波基函数和扰动基函数结合快速计算堆芯物理参数的方法。数值结果表明,该方法具有很好的工程应用前景,但仍然有很多需要解决的问题。论文首先研究了如何产生较好的基函数,创造性地提出线性微扰法产生扰动基函数,克服了先前的直接替换法固有的经验局限性。该方法具有理论基础更坚实,普适性更好,精度更高的优点。在基函数产生方法确定后,论文又对确定基函数系数的方法进行了探索比较,大量的数值试验表明伽辽金正交投影法是稳健可行的方法。论文提出了用改进的源外推加速收敛幂法去求小规模矩阵的主特征值,替换原来的QZ算法,以克服其求解可能不收敛的缺陷,同时速度也略有提高。提出了用于求解高阶谐波源外推法补充公式,使求解高阶谐波的速度进一步提高。在程序中加入了燃耗和棒功率计算的功能,使程序更具有工程应用潜力,也进一步证明了谐波与线性微扰组合法HHLP的精度和普适性。最后,鉴于目前国际上尚无被普遍认可和公开发表的换料优化基准题,利用HHLP评价速度快的优点,采用逐一评价穷枚举法产生的所有方案,设计了平衡循环换料基准题,以评价各种优化方法优劣;探讨了外围新料数目对堆芯参数的影响,分析了组件Kinf分布与堆芯功率峰的关系,从而给优化方法提供了有益的指导。