美國橡樹嶺國家實驗室（ORNL）是全球公認，對核工業中包括燃料顆粒制造和初步輻射做了大量工作的開發機構。ORNL發明了一種利用3D打印結合化學氣相滲透（CVI）的新工藝，用于制備高純度碳化硅結晶材料，以此為基體的含氮化鈾（TRISO）燃料顆粒，已被證明優于傳統堆芯燃料。

橡樹嶺實驗室展示新工藝快速生產反應堆堆芯原型的能力

這項新工藝的發明源于ORNL 在2019年啟動的（Transformational Challenge Reactor，TCR）計劃，目的在于開發新型反應堆替代傳統反應堆。初步目標是在2023年之前設計制造并運行一個微型反應堆。

核反應堆的核心即動力源，包括一個由304H不銹鋼工藝制成的容器，及其內部的高濃度低濃鈾燃料（HALEU）顆粒。“TRISO顆粒嵌入碳化硅基體中，是因為碳化硅是一種優異的難熔高溫材料，在蒸汽環境下仍具有很強的惰性，不被氧化。”有別于核反應堆的其他組件，商用3D打印即可滿足，燃料堆芯需要采用ORNL這項工藝。

3D打印的意義除了便于制備復雜形狀的部件，這些復雜古怪的形狀可以提升部件的傳熱性等等特性，更關鍵的是可以將傳感器嵌入關鍵結構，便于實時監控反應堆的工況，增強診斷評估效果，并減少運營維護成本。

化學氣相滲透是將一種或幾種氣體化合物經高溫分解、化合之后沉積在多孔介質內部，使材料致密化。主要用于制備各種高溫陶瓷基復合材料，尤其是以碳化物、氮化物為基的材料。由CVI制備的先進陶瓷基體純凈，致密且連續，具有高模量和強度。

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