近年来,小型反应堆引起了广泛的关注。小型反应堆的发展主要是为了满足灵活发电以及海洋核动力的需求。此外,小型反应堆还可以用于对老旧的化石燃料发电机组进行更换,以提高其经济效益,并且减少碳排放。通过延长小型反应堆的堆芯寿命,可以进一步提高其经济效益。然而,为了最终达到较长的燃耗深度,需要装入更多的核燃料,由此导致的更大的初始剩余反应性使得寿期内的反应性控制难度加大。由于希望小型反应堆的系统尽可能简化,以提高经济性、安全性。通常小型压水堆不设计化学控制系统。因此,选择合适的可燃毒物和装载形式是控制长寿命压水堆堆芯剩余反应性的关键。本文以300MWth,寿期内总能量释放能力200GWD,堆芯径向功率分布不均匀系数小于1.5为设计目标,开展可燃毒物对小型长寿期压水堆反应性释放核功率分布的影响研究,最终得到寿期内反应性释放平缓,满足设计目标的小型长寿期压水堆堆芯设计。首先,利用DRAGON系列程序对板状燃料组件进行建模。其次,针对不同类型可燃毒物的燃耗、可燃毒物吸收体材料和可燃毒物装载形式进行研究,比较不同中子吸收体材料和不同装载形式在反应性控制和功率展平方面的优缺点。最后,选取了具有较优中子性能的最佳可燃毒物组合,以提高整体性能。研究结果可为今后不同类型的可燃毒物板状燃料元件堆芯物理设计提供参考。研究表明,单一可燃毒物难以满足长寿期板状压水堆的综合要求,对不同可燃毒物进行组件级别排列组合,发现:当不同可燃毒物在同一组件中进行搭配使用后,堆芯的反应性波动减小,堆芯的反应性波动变化平缓,无明显波动,因此针对长寿期板状燃料压水堆可以对不同中子吸收截面的可燃毒物进行两两搭配,甚至多种组合搭配,以此来提高反应堆的综合性能。本文针对不同可燃毒物及装载形式的研究最终表明:采用B4C与小吸收截面的Pa可燃毒物进行组合后的可燃毒物材料,采用可燃毒物与燃料均匀混合的装载形式,堆芯采用三区布置,所设计的板状组件堆芯小型长寿期压水堆在300MWth热功率下可实现200GWD以上的总能量释放。