本文通过对标准遗传算法的研究，针对标准遗传算法存在的弊端，利用遗传算法各环节具有很强的独立性和扩展性，提出将混沌优化理论加入到遗传算法中的混沌遗传算法，并将这一方法引入到辐射屏蔽计算中，设计出一种新颖的设计方案，有效的减少人为因素的干扰，提高辐射屏蔽最优化计算的计算效率。通过对Logistic映射、Tent映射、Cat映射优化性能的对比分析，可知Cat映射具有更好的搜索均匀性以及不易陷入小循环等优点，使用Cat映射所产生的初始种群能够均匀分布于解空间，能有效的提升算法的全局搜索能力。针对标准遗传算法在计算过程中选择算子、交叉算子存在的不足加以改进，尤其是混沌变异算子的提出，能够大幅提升算法的收敛速度。基于以上改进提出混沌遗传算法的基本步骤，并使用Matlab完成基于Cat映射的混沌遗传算法程序的编写及调试。随后，通过对Sphere函数、Rosenbrock函数、Rastrigin函数三个测试函数的测试计算，验证了本算法具有优异的计算性能和收敛准确度。本文结合反应堆辐射场的特性，建立n、γ混合辐射场。选取五种常用辐射屏蔽材料，建立组合屏蔽体数学模型。并根据所建立的数学模型，以ALARA理论为指导思想，建立组合屏蔽体的屏蔽优化多目标优化计算函数。然后，使用标准遗传算法和本研究所提出的基于Cat映射模型的混沌遗传算法分别进行6次模拟计算，计算结果与由标准遗传算法所算出的结果相较，本算法平均收敛速度提升334.7%，极值概率提升25%。最后，使用代价-利益计算模型，完成某医用回旋加速器的辐射屏蔽优化计算，计算结果同样证明本优化算法同样能够大幅度提高计算的收敛速度和计算精度。