一项国际合作研究提出一种新型复合核燃料设计，通过在铀钼金属基体中嵌入氮化铀纳米颗粒，来提升核燃料在极端辐射环境下的性能与稳定性。该研究发表于《先进材料界面》期刊，旨在为下一代核反应堆开发更安全、耐久的燃料方案。

目前金属核燃料在辐照下会膨胀并与包裹它的包壳材料接触，裂变副产物与包壳的长期作用可能导致其劣化，影响反应堆寿命与安全。密西西比大学机械工程系副教授Samrat Choudhury指出：“目前核燃料，特别是金属燃料，存在的主要问题之一是，在辐照过程中，燃料材料会膨胀并与周围的包壳材料接触。”研究团队的思路是，利用氮化铀纳米颗粒与金属燃料基体之间的界面，在裂变产物到达包壳前就将其捕获。

这项设计有助于提升核能效率并减少废物。Choudhury解释道：“如果我们能更长时间地利用这种燃料，就有可能减少我们产生的废物量。核能面临的主要障碍之一就是它会产生大量的核废料。”通过延长燃料在堆内的有效运行时间，可以减缓乏燃料的积累速度。爱达荷大学核工程系主任Indrajit Charit补充道，该研究也有助于提高燃料的燃耗和效率。

尽管该复合核燃料设计在原理上展现出潜力，但要走向实际应用仍需进一步验证。研究人员表示，下一步需要筹集资金以完善技术，并在真实条件下测试其安全性，之后才可能寻求与工业界的合作。这项工作是开发高性能核燃料材料的重要一步。

更多信息： 作者：James Zillinger 等人，标题：《金属核燃料中工程化纳米异质界面处固体替代裂变产物的捕获行为》，发表于：《先进材料界面》(2025)。