美国正迈入核能发展的新纪元，作为能源结构转型的重要力量，核能被寄予厚望以满足未来电力需求和实现碳中和目标。在田纳西州奥克里奇国家实验室内，一家名为X-energy的公司正致力于制造一种革命性的核反应堆燃料——TRISO燃料，推动美国国内核燃料生产能力的升级。奥克里奇作为美国核能研究的重要基地，曾在核技术发展中扮演关键角色，而如今，这里又将成为先进核燃料制造的前沿阵地。X-energy团队所制造的燃料球被形象地称作“弹珠”，这些灰色小球内部填充数千个微小的黑色颗粒，每个颗粒蕴含着高度浓缩的铀。相比传统燃料，这种高浓缩低铀燃料更为高效安全，是新一代高温气冷反应堆的理想燃料。制造过程从将三氧化二铀粉末溶解在硝酸中开始，经过添加碳和有机物，形成类似于深黄色柠檬水的混合液体。
接着，这种混合物在特殊设备中冷却形成黑色小珠，经过1800摄氏度高温处理，包覆多层碳保护层，使其坚固耐用。最终，X-energy以石墨将约18000个微小颗粒组装成直径约2厘米的燃料球，并涂覆最终的石墨密封层，使得燃料球坚如磐石，甚至能够承受SUV的压力。每座未来的高温气冷反应堆需要约22万个这样的燃料球循环使用，每个球可经历约六个循环，充分释放核能。与传统核燃料相比，TRISO燃料不仅安全性更高，且能在极端温度下保持稳定，避免核材料熔化，是实现下一代核反应堆安全高效运行的关键。美国总统特朗普曾提出在未来25年内将国内核电产能提升四倍的目标，签署多项行政命令以加速核能开发。在此战略背景下，核燃料制造能力的提升显得尤为重要。
X-energy已在奥克里奇动工建设价值近20亿美元的核燃料工厂，这是美国50多年来首个此类新建核燃料制造设施。此外，另一家从事先进燃料生产的Standard Nuclear也计划在此投产，而供应商Orano则正在规划数十亿投资的铀浓缩厂。这些举措将大幅降低美国对外部核燃料供应的依赖，强化核能产业链自主可控。虽然部分批评者认为核电成本过高且存在安全隐患，但支持者强调，先进反应堆结合新型燃料技术将有效提高经济性与安全性，助力实现低碳能源转型。同时，美国目前仅有极少量高浓缩低铀燃料产出，且大部分依赖俄罗斯和中国的生产能力，国内产能亟需提升。2023年底，Centrus Energy生产了70年来美国首批20公斤高浓缩低铀材料，标志国内制造能力逐步恢复。
未来几年，随着X-energy和相关企业产能扩张，美国将显著提升本土先进核燃料供应能力，为下一代核电站提供保障。奥克里奇国家实验室为X-energy研发团队提供技术支持与高端设备，双方共同进行样品检测与验证。此外，爱达荷国家实验室及多所高校也参与测试，确保燃料安全可靠。X-energy首席执行官Clay Sell表示，希望通过解决核燃料供应瓶颈，推动核电站建设迈向新阶段。能源部已经向X-energy提供资金支持，亚马逊等大企业也投资该公司，期望到2039年实现超过5吉瓦的新核能发电项目上线。X-energy是目前唯一向美国核监管委员会申请新型燃料制造设施许可的企业，显示其领先地位。
未来几年，随着第一家燃料工厂预计2027年底甚至2028年初投产，生产规模将迅速扩大，有望满足11座先进反应堆的燃料需求。到2029年，第二家工厂投产后，产能将实现四倍增长，极大地推动美国创新核能产业发展。面对过去数十年核能建设缓慢、成本高昂的挑战，这一轮技术革新和产业投入或将成为真正意义上的“游戏规则改变者”。TRISO燃料以其独特的设计和卓越性能，不仅代表了核燃料制造的技术前沿，也体现了美国在核能领域重新崛起的决心。未来，随着更多先进反应堆投运，结合成熟的核燃料供应链，美国核能将更具竞争力，为能源结构的绿色转型提供坚实支撑。奥克里奇的这个实验室和即将投入运营的燃料工厂，不仅是先进核燃料制造的象征，更是美国核技术自主创新的重要标志。
通过加强基础研发，扩大生产规模，美国力图摆脱对国外核燃料依赖，实现核能研发与应用的闭环体系，为全球核能事业注入新的活力。展望未来，TRISO燃料及其配套先进反应堆有望催生新一轮核能产业革命，成为应对气候变化、保障能源安全的重要力量。奥克里奇实验室的日常工作虽然低调，但其推动的每一步都关系到美国乃至全球能源格局的未来，彰显科学技术对国家发展的深远影响。在全球能源竞争日趋激烈的当下，美国通过技术创新和产业布局，正为核能开启崭新的篇章。
