铅基反应堆作为新型反应堆系统,使用铅基合金作为冷却剂,具有中子经济性好、嬗变效率高、传热能力强、安全性好等优点,具有良好的发展前景。在铅基反应堆中,补偿棒组件负责反应堆正常运行工况下大部分反应性的控制任务,对反应堆运行和控制安全尤为重要。本文结合国际上快中子反应堆控制棒组件设计经验,针对补偿棒组件面临的液态铅铋共晶体(Lead Bismuth Eutectic-LBE)高密度高浮力服役环境,讨论了补偿棒组件的反应性控制、结构应力以及热工水力方面的设计要求和基准,在此基础上,研究分析并提出了一种满足LBE服役环境要求和相关设计基准的补偿棒组件方案,该方案采用密闭式的重力落棒方式,可以保证反应堆在冷却剂丧失事故下的安全停堆能力。其结构部件主要有：吸收体棒束、棒束抓手、配重、内套筒、传力杆、内套筒封头以及外套管。根据以上构件概念,通过中子学分析,如临界计算、燃耗计算以及结构设计和应力计算研究了补偿棒组件内主要构件,如吸收体棒束、内套筒以及配重的主体结构参数,优化设计得到了各构件初步结构方案。同时该组件方案通过优化设计内套筒结构,较好地解决了大质量配重引入对补偿棒组件整体结构及其他构件造成的影响,使得补偿棒组件既能有效克服液态铅铋浮力作用,又能保持结构完整实现预定功能。本文对铅铋冷却反应堆补偿棒组件方案设计的研究可以为铅基反应堆内其他控制棒组件如安全棒、调节棒的设计提供参考,为补偿棒组件方案进一步优化提供了研究基础。