Đối với các lò phản ứng nước nhẹ (LWRs bao gồm PWR, BWR, VVER) hiện tại, thời gian hoạt động của mỗi chu trình nhiên liệu thường là 1 năm. Sau đó lò phản ứng được dừng lại để duy tu bảo dưỡng và thay thế nhiên liệu cũ bằng các bó nhiên liệu mới trước khi bắt đầu chu trình mới. Khoảng 1/3 số bó nhiên liệu đã sử dụng sẽ được thay thế bằng các bó nhiên liệu mới. Để chuẩn bị cho một chu trình hoạt động mới, nhiệm vụ quan trọng là phải xác định cách sắp xếp các bó nhiên liệu bên trong vùng hoạt một cách tối ưu nhằm đạt được các mục tiêu về các thông số đặc trưng hạt nhân và các chỉ số an toàn lò. Những thông số đó được xác định thông qua các tính toán mô phỏng Vật lý - thủy nhiệt lò phản ứng. Quá trình xác định tối ưu cách sắp xếp các bó nhiên liệu được biết đến như là bài toán tối ưu thay đảo nhiên liệu. Đây là một bài toán đa mục tiêu rất phức tạp, trong đó có nhiều thông số đặc trưng có chiều hướng biến đổi ngược nhau.