随着用户需求的不断提高，我国的核供热堆技术面临着进一步发展的需求；与此同时，具有固有安全性的长寿期小型反应堆得到了蓬勃发展，已成为未来反应堆技术发展的一个重要方向。论文进行长寿期供热堆研究的目的，就是基于已有的核供热堆技术，结合先进的长寿期思想，设计并比较不同的长寿期物理方案，为核供热堆的进一步发展提供借鉴。 课题从长寿期供热堆的物理特性着手，完成了三套长寿期堆的物理设计方案。三套方案的剩余反应性补偿方式分别为：钆加控制棒补偿；IFBA加控制棒补偿和钆加可溶硼补偿。主要研究工作与成果包括：①研究了长寿期轻水堆的物理特性，提出了凹凸平式功率分布特性来提高平均燃耗深度，使最大组件燃耗与平均燃耗的比不超过1.25；②提出稀疏组件设计提高外围组件燃耗，使最小组件燃耗与平均燃耗的比达到0.8；③针对长寿期堆燃耗中期反应性补偿困难的特点，在10.6年控制棒调节方案LNHR-2中，采用了燃料芯块表面涂抹IFBA作为可燃毒物，使堆芯Keff不超过1.25，总功率峰值不超过2.6，最大组件燃耗与平均燃耗的比不超过1.2；④提出并完成可溶硼调节的LNHR-3方案设计，正常运行不需要控制棒介入，反应性补偿和调节靠慢化剂中的可溶硼完成，尽可能减少了堆芯内可动部件；⑤分别评价了三种方案的燃料经济性，在10％利率下三种方案的燃料花费均比原供热堆更为节省。 论文提出并完成了长寿期供热堆的三种方案设计，探讨了不同长寿期方案的特点，取得了优于NHR-200的燃料经济性和更少的废物量，对供热堆的发展有一定参考价值。