核动力船舶的空间和载重有限,为了提高平台空间的利用效率,需要在保证功能的前提下尽量减小核动力装置的设备体积或重量。如何在减小核动力装置(NPP)体积的同时,不降低甚至提高装置的输出功率,从而实现参数匹配的最优化,是值得研究的重要课题。核动力装置是由各种核动力设备组成的复杂系统,对装置中核动力设备的优化是实现核动力装置系统优化的基础,针对核动力设备的优化设计可对实现核动力装置在系统层级的优化提供参考和指导。以此为背景,本文选择压水反应堆(PWR)核动力装置中的蒸汽发生器和稳压器等重要设备为研究对象,利用改进的多目标优化算法开展了案例分析。本文的主要工作内容和研究结果如下:(1)建立了蒸汽发生器和稳压器等重要设备的数学模型,开发了相应的设备评价程序,并验证了评价程序的可靠性;(2)分析了多目标问题与单目标问题的区别,说明了引入非支配方法求解多目标问题的必要性和意义;说明了多目标算法NSGA-Ⅱ的求解策略,分析了该算法的不足并引入了改进措施,在此基础上提出了改进型算法INSGA-Ⅱ,算法测试结果验证了其在求解性能上的提升;(3)采用改进的多目标优化算法对蒸汽发生器和稳压器分别进行多目标优化设计,优化目标选定为设备体积和该设备可承载的核动力装置功率,获得了相应的Pareto最优解集,找出了设备体积与装置功率的最佳配置,给出了设备的优化方案组合。蒸汽发生器的优化结果表明:若保持蒸汽发生器的体积不变,装置功率最大可实现约33%的增加;而保持装置功率不变,体积最多可减少24%;对稳压器的优化结果表明:若保持稳压器的体积不变,最大可实现约40%的反应堆功率增加;装置热功率最小约为母型的1.05倍,在此情况下稳压器体积可减少15%,可见优化效果明显。