反应堆冷却剂主泵是核动力装置的重要设备之一，其重量、尺寸是影响核动力装置的整体重量及布置的重要因素。本文以屏蔽式反应堆冷却剂主泵为研究对象，采用自主开发的群体复合形优化算法，开展了以屏蔽式反应堆冷却剂主泵重量为优化目标的优化设计。考虑到屏蔽电机是屏蔽式主泵中的主要大型部件之一，本文也开展了基于映射交叉遗传算法实现屏蔽电机重量的优化设计，从而使屏蔽式主泵重量最小。基于文献调研，选取复合形算法优化屏蔽式主泵，遗传算法优化屏蔽电机。针对标准复合形优化算法和标准遗传算法的缺点，提出改进方案，得到性能较好的群体复合形优化算法和映射交叉遗传算法。本文建立了屏蔽式反应堆冷却剂主泵及屏蔽电机的数学模型，并应用C#语言开发了相应计算程序。分析运行参数和结构参数影响屏蔽式主泵和屏蔽电机重量的敏感性，结果反映了设计参数变化对目标函数的影响趋势及其程度。同时，参考屏蔽电机设计性能的参数效应分析结果，选取屏蔽电机优化设计变量。确定相应约束条件后，实现了反应堆冷却剂主泵与内部电机的复合优化设计，并对优化结果进行了对比分析。基于所建立的瞬态计算模型，验证优化结果的可行性。复合优化设计结果表明：通过合理组合优化变量，可实现屏蔽式反应堆冷却剂主泵重量的优化设计。优化方案的重量减小了11.962%，优化效果显著。主泵单独优化设计结果显示：反应堆冷却剂主泵的重量减小了7.538%。复合优化与主泵单独优化相比，重量优化效果更加突出。分析优化模型的惰转瞬态过程，证明优化结果的惰转瞬态过程满足设计要求，并且其惰转瞬态性能优于母型。优化结果从理论上证明了优化的可能性，瞬态分析结果初步验证了该优化设计方案是可行的，可以为工程设计提供参考。