钍基熔盐堆能源系统是极具潜力的四代核能系统，换热器作为该系统中的核心部件，对核能的高效、安全利用起着至关重要的作用。熔盐的腐蚀性及易冻堵特性，加之换热器运行在高温、辐射环境下，均给熔盐堆换热器设计提出了新的挑战，因此，如何设计出综合性能更佳的换热器，以满足钍基熔盐堆能源系统的运行需求，是当前亟需解决的一个重要科学问题。在此背景下，本论文针对某10MW熔盐堆所应用的弓形折流换热器问题进行改进及优化设计，盘环形折流板在压降方面具有优势，因此以其代替弓形折流板。对换热器性能的多年研究，提出大量的评价方法，诸如JF因子、热功性能、经济性、熵产、场协同原理等等。本文基于多种群遗传算法以换热器JF因子和熵产最小法及换热器的面积对其进行优化设计，该项工作具有重要现实意义。　　本文以盘环形折流板换热器的管长、管外径、管数、管中心距与管外径的比值、折流板间距与换热器壳径的比值和折流板缺口为设计变量，利用MATLAB软件以谢菲尔德大学的遗传算法工具箱为基础编程进行优化设计。首先，以JF因子为目标函数分别采用标准遗传算法与多种群遗传算法对高温熔盐盘环形折流板换热器进行优化设计，并对二者各运行10次的结果对比研究，结果显示:多种群遗传算法在稳定性上优于标准遗传算法，优化后的换热器JF因子得到了提高，换热器的性能更优。其次，在以熵产最小为目标函数的优化设计表明，由约束条件转换的惩罚函数对运行结果有着明显的影响，换热器的熵产减小明显，优化后的换热器性能得到了提升。两次的优化结果皆比传统方法设计的换热器性能更优，但是优化的设计变量却不同。最后，为克服因不同的目标函数得到不同的换热器优化结果，因此基于多目标遗传算法，提出了以JF因子、熵产和换热器的面积为目标函数对换热器进行优化设计，得到了一系列的Pareto最优解解集，此较单目标优化灵活程度大大的提高，为设计者提供更多的选择。