TRISO粒子：地球上最坚固的核燃料

美国有70多个项目正在进行中，新的设计预计会更经济地建造和运营。

其中一些将需要一种新的燃料，这种燃料足够坚硬，可以应对这些先进反应堆更高的运行温度。

每个TRISO粒子都由铀、碳和氧燃料核组成。内核由三层碳基和陶瓷基材料包裹，可以防止放射性裂变产物的释放。

这些颗粒小得令人难以置信(大约有罂粟籽大小)，而且非常坚固。

它们可以制成圆柱形小球或台球大小的球体，称为“鹅卵石”，用于高温气体反应堆或熔盐冷却反应堆。

TRISO燃料在结构上比传统反应堆燃料更耐中子辐照、腐蚀、氧化和高温(这些因素对燃料性能影响最大)。

多亏了它的三层涂层，每个粒子都充当了它自己的遏制系统。这使得它们可以在所有反应堆条件下保留裂变产物。

简而言之，Triso粒子不能在反应堆中熔化，可以承受远远超过当前核燃料门槛的极端温度。

TRISO燃料最早是在20世纪60年代由美国和英国用二氧化铀燃料开发的。为了进一步发展先进的高温气体反应堆，美国能源部于2002年将重点放在了利用氧化碳化铀燃料核改进TRISO燃料，提高其辐照性能和制造方法上。

2009年，这种改进的TRISO燃料在爱达荷州国家实验室(INL)进行的为期三年的测试中达到了19%的最大燃耗，创造了一项国际纪录。这几乎是德国人在20世纪80年代创下的上一次纪录的两倍，是目前轻水燃料所能达到的燃耗的三倍-这表明了它的长寿命能力。

然后，将辐照后的燃料在1800摄氏度(超过3000华氏度)的温度下进行300多个小时的测试。这些测试超出了高温气体反应堆预计的最坏事故条件，并显示完全保留裂变产物的粒子没有受到甚至最小程度的损害。

INL目前正在继续进行TRISO燃料合格测试。在能源部的支持下，电力研究所与INL和行业利益相关者合作，向美国核管理委员会(NRC)提交了一份安全许可专题报告，供官方审查。未来的测试结果将提交给NRC，以获得TRISO燃料和反应堆供应商的许可。

TRISO燃料测试正受到先进反应堆社区的极大关注。一些反应堆供应商，如X-Energy和Kairos Power，以及国防部，正计划在他们的设计中使用TRISO燃料-包括一些小型模块化和微型反应堆的概念。

能源部还支持X-Energy为新制造设施设计和提交NRC许可证申请的努力。该项目最终将使用高含量、低浓缩铀来生产Triso燃料颗粒和卵石，用于未来的高温气体和熔盐反应堆。

TRISO燃料研究通过核能办公室的先进反应堆技术(ART)计划得到支持。ART赞助与大学和行业合作伙伴的合作努力，以加快各种先进反应堆设计的研究。