目前一代压水堆堆芯物理分析理论和数值计算方法形成于上个世纪七十年代,由于当时计算机硬件条件的限制,理论采用了许多近似,以牺牲精度为代价满足了计算速度上的要求。随着堆芯设计变得愈加复杂,现行的堆芯物理分析方法已经无法满足计算精度的需求。现行以组件均匀化理论为基础的堆芯物理分析方法的计算误差主要来自四个方面:输运空间离散效应、均匀化效应、能群效应和输运近似。论文以现有的堆芯分析理论框架为出发点,通过对若干个计算模块的改进,减小这些近似效应带来的误差,提高堆芯分析方法的计算精度,使之能够满足更复杂的堆芯设计需求。论文的主要工作集中于对精细功率重构方法的研究,简化的P3(Simplified P3,SP3)方法的研究和程序的研制、输运-SP3均匀化方法的研究,输运-输运均匀化方法的研究。论文的第一部分聚焦于目前一代堆芯计算方法,讨论了目前使用的堆芯计算方法存在的缺陷,提高现行方法精度的方法之一是采用多能群计算,因此需要与之配套的多群精细功率重构方法。论文开发了一种逐群通量直接函数拟合的多群精细功率重构方法。该方法在利用粗网节块解确定拟合系数时,除常规地采用节块体平均通量、面平均通量和角点通量作为定解条件外,还使用节块法计算时获得的一维横向积分通量分布作为逼近条件,从而使重构方法对粗网节块解的利用最充分也最自洽。对于每一能群,节块通量展开式采用9个多项式和8个指数函数表达,但是不包含多项式交叉项,并通过带约束的最小二乘方法确定展开系数。为了加快重构方法的计算速度,论文提出了解析求解上述带约束最小二乘问题的方法。为弥补17项展开式在对角线方向上的不足,论文通过慢化源修正的方法,使得方法即使对非均匀性非常强烈的问题也可以获得满意的结果。对若干基准问题的数值结果表明,论文研制的精细功率重构方法具有较高的计算精度。尽管精细功率重构方法的改进提高了堆芯计算的精度,但是,上海交通大学对下一代堆芯计算方法的研究表明,要进一度提高堆芯计算方法的精度,需要从理论框架上加以改变。采用更小的均匀化网格、多能群结构和比扩散方法精度更高的堆芯计算方法是未来发展的趋势。论文第二部分研究了sp3方法,介绍了sp3方法的理论基础,sp3方程的节块法求解以及输运-sp3均匀化方法中不连续因子的产生及其他均匀化问题的讨论,通过若干基准题对sp3方法及均匀化方法进行了数值检验。在这一部分中,论文首先介绍了传统sp3理论和chao-yamamoto理论模型,提出了栅元表面上非均匀参考解二阶通量的求解方法。接着,介绍了sp3方程的半解析节块法求解方法(semi-analyticnodalmethod,sanm),研制了sp3计算程序。为了提高程序的计算速度,论文从sp3程序迭代策略、各阶横向积分通量展开式形状等方面展开了研究,并通过引入两重有限差分方法进行了加速。两重有限差分加速有效地提高了sp3节块法程序的求解速度。不同基准题的数值计算结果表明,在细网计算时,在不使用不连续因子的情况下,sp3计算结果明显好于扩散计算。当扩散计算使用了不连续因子,不带不连续因子的sp3方法的计算精度将不如扩散计算。最后,为了进一步提高sp3方法的计算精度,论文基于sp3理论,提出了两种sp3不连续因子的产生方法。第一种方法引入了二阶面通量连续的假设,产生零阶通量不连续因子;第二种方法是通过认为二阶通量是对扩散方法的修正的思想,将输运-扩散均匀化产生的不连续因子作为sp3的零阶不连续因子,进而产生二阶通量不连续因子。在sp3计算使用了不连续因子之后,其计算精度明显好于使用了不连续因子的扩散计算。但是,这种优势仅存在于能群未经归并的逐棒计算方式,对于压群问题和粗网均匀化问题,sp3计算相比于扩散计算不再具有优势。论文第三部分在栅元均匀化层面上研究了输运、sp3、扩散通用的不连续因子的产生方法及其应用。该通用不连续因子的产生方法引入了偶宇称通量不连续因子(evenparitydiscontinuityfactor,epdf)的思想,即角通量偶宇称通量不连续,而奇宇称通量连续,通过保证面净流守恒,确定不连续因子;在使用时,将不连续因子作用于角通量上。论文提出了与角度相关和无关的不连续因子的产生方法,该方法同样适用于输运-sp3均匀化和输运-扩散均匀化问题。此外,论文讨论了单组件全反射模型下,组件边界不连续因子的定义方法。论文提出了两种不同于传统方法的组件边界不连续因子定义,“primeepdf”和“renormalizedepdf”。按“primeepdf”定义则在全反射边界上不连续因子为1.0,即不使用不连续因子。“renormalizedepdf”可保证均匀解的组件边界的偏流之和与非均匀解一致,而传统不连续因子定义方法保证的是面通量的一致。对若干非均匀性强烈的基准题的检验结果表明,对于特征线法输运和SP3逐棒计算方式,使用EPDF能够获得很好的计算精度。使用“Prime EPDF”比“Renormalized EPDF”和传统定义方法获得了更好的计算精度。使用“Prime EPDF”的SP3计算结果与使用SPH因子的计算结果是相当的,但是当问题中均匀化栅元的几何及成分非对称时,使用“Prime EPDF”的SP3计算能获得更好的结果。