Ich habe mir das ganze mit
Beginning F# angesehen und habe eben nur ein paar kleine Sachen ausprobiert.
Zu aller erst erübrigt sich die Performance-Frage, da genauso wie C# F# nach MSIL übersetzt wird, weswegen du auch C#-DLLs in F#-Projekten und umgekehrt nutzen kannst.
Ich persönlich bin nicht davon überzeugt, dass ein großes Projekt nur in F# geschrieben sein sollte, da ich den Code gerade was UI und den OOP-Aufbau angeht, hässlich finde, allerdings sind mathematische Formeln fast 1:1 abbildbar, was das Umsetzen von Algorithmen natürlich sehr erleichtert. (Da unter anderem das Hantieren mit Datenmengen genauso unkompliziert von der Hand geht wie in Sprachen wie R.)
Ich finde es eine nette Abwechslung und interessant zu lernen, in der Firma würde ich es aber (auch wegen fehlendem Einsatzgebiet) nicht einsetzen.