非能动安全特性是第三代核能系统的重要特征之一。在2011年日本福岛核事故之后，国际核能界加强了对核电厂安全壳完整性的关注。以此为背景，本文针对两种可用于压水堆核电厂混凝土安全壳完整性保障的PCS(Passivecontainmentcoolingsystem非能动安全壳热量导出系统)方案，采用数值模拟的方法研究了两种方案对应的系统的运行性能。在此基础上，对闭式非能动安全壳热量导出系统开展了优化设计研究。本文的主要工作内容和主要结果包括：
　　1、开发了基于一维两相均相流模型的非能动安全壳热量导出系统性能分析程序，并成功利用该计算程序对开式/闭式非能动安全壳热量导出系统的性能进行了预测，预测结果与实验值符合良好。
　　2、对于开式非能动安全壳热量导出系统方案，本文采用数值模拟的方法，详细研究了系统单相/两相稳定工作条件下的自然循环流量以及系统排热能力随安全壳外水箱水温、系统绝热上升段的高度、系统连接管道直径、换热器进出口局部阻力系数以及安全壳内工作环境等因素的影响规律，并分析了不同因素影响开式非能动安全壳热量导出系统稳态工作性能的影响机制。
　　3、对于闭式单相非能动安全壳热量导出系统方案，本文采用数值模拟方法研究了系统稳定工作条件下的自然循环流量以及系统排热能力随安全壳外水箱水温、系统绝热上升段的高度、系统连接管道直径、安全壳内换热器进出口局部阻力系数以及安全壳内工作环境等因素的影响规律，分析了不同因素的影响机理，并与开式非能动安全壳热量导出系统的运行性能进行了对比分析。
　　4、基于遗传算法、粒子群算法和复合形算法等优化算法的特点分析，本文设计了不同算法的配合机制，开发了优化算法GPCM(Basedongeneticalgorithm,particleswamalgorithmandcomplexalgorithm基于遗传、粒子群、复合型混合算法的优化算法)。
　　5、本文在非能动安全壳热量导出系统的优化设计中引入了非支配解概念，设计了基于GPCM算法的非支配解排序算法GPCMS(Mixingmulti-objectivesearchingaogorithmbasedongeneticalgorithm,particleswamalgorithmandcomplexalgorithm基于遗传、粒子群、复合型混合算法的多目标优化算法)，并成功的将该算法用于非能动安全壳热量导出系统的多目标优化。对于闭式非能动安全壳热量导出系统的多目标优化实例研究表明，利用非支配解集可以有效解决对于系统方案的决策支撑。