蒙特卡罗(简称“蒙卡”)方法具有几何适应能力强、计算结果精确等优点,在核系统设计与安全分析中获得越来越广泛的应用。在核系统设计过程中,需要多次迭代修改计算模型以获得满足设计需求的方案,如进行材料替换、几何尺寸调整等,传统设计采用多次独立蒙卡计算,耗费大量计算资源,导致设计效率低下。微扰计算方法可在模型变化幅度小的前提下,通过一次计算获得多个不同计算模型的结果,但该方法存在计算精度和速度受展开阶数影响,只能处理低阶扰动,即材料、几何等在较小区域内发生变化的情况,而难以解决发生如材料替换、几何变化等材料核素组成在较大区域内变化(本文称为“大扰动”)的问题。本文基于中子输运设计与安全评价软件系统SuperMC“超级蒙卡”,开展固定源大扰动问题的计算方法研究。本文建立逼近真实计算模型的扰动模型和由扰动模型构成的参考模型,利用扰动模型和真实模型之间的微小变化关系,将大扰动计算问题转换为扰动模型和真实模型之间的微扰问题。在参考模型中进行中子输运计算,结合相关抽样计算方法,从中子输运方程推导出扰动权重修正因子,获得扰动模型中相应计算结果,再采用拟合外推和误差传递方法计算得到真实扰动模型的计算结果和方差,实现大扰动计算。为验证本文发展方法的正确性和有效性,采用裸球模型、国际典型屏蔽基准题Ueki模型和聚变堆包层实验例题HCPB mock-up模型进行测试。针对裸球模型,分析了不同参考模型对计算结果的影响,并验证了大扰动计算在空间和能量上粒子分布的正确性。针对屏蔽例题,利用大扰动计算方法在一次输运计算中得到3种材料或6种几何方案的结果,与独立蒙卡计算比较最大偏差分别小于0.4%和2.8%,且扰动计算效率分别是独立计算的3.5和4倍;针对聚变堆包层例题,利用大扰动计算方法在一次输运计算中获得了 8种材料方案的反应率计算结果,与独立计算相比,最大偏差小于0.1%,扰动计算效率是独立计算的5倍。测试分析结果表明,本文发展的大扰动计算方法能够提升核设计分析工作的效率。