美国橡树岭国家实验室（ORNL）是全球公认，对核工业中包括燃料颗粒制造和初步辐射做了大量工作的开发机构。ORNL发明了一种利用3D打印结合化学气相渗透（CVI）的新工艺，用于制备高纯度碳化硅结晶材料，以此为基体的含氮化铀（TRISO）燃料颗粒，已被证明优于传统堆芯燃料。

橡树岭实验室展示新工艺快速生产反应堆堆芯原型的能力

这项新工艺的发明源于ORNL 在2019年启动的（Transformational Challenge Reactor，TCR）计划，目的在于开发新型反应堆替代传统反应堆。初步目标是在2023年之前设计制造并运行一个微型反应堆。

核反应堆的核心即动力源，包括一个由304H不锈钢工艺制成的容器，及其内部的高浓度低浓铀燃料（HALEU）颗粒。“TRISO颗粒嵌入碳化硅基体中，是因为碳化硅是一种优异的难熔高温材料，在蒸汽环境下仍具有很强的惰性，不被氧化。”有别于核反应堆的其他组件，商用3D打印即可满足，燃料堆芯需要采用ORNL这项工艺。

3D打印的意义除了便于制备复杂形状的部件，这些复杂古怪的形状可以提升部件的传热性等等特性，更关键的是可以将传感器嵌入关键结构，便于实时监控反应堆的工况，增强诊断评估效果，并减少运营维护成本。

化学气相渗透是将一种或几种气体化合物经高温分解、化合之后沉积在多孔介质内部，使材料致密化。主要用于制备各种高温陶瓷基复合材料，尤其是以碳化物、氮化物为基的材料。由CVI制备的先进陶瓷基体纯净，致密且连续，具有高模量和强度。

粉体圈 整理