耐事故燃料（ATF）是為了比傳統的燃料更能承受反應堆堆芯冷卻失靈而設計的，并在正常運行期間保持和改善燃料和電廠性能。ATF是基于事故情況下，存在一定的安全裕度而設計，同時保證更有效的正常運行。設計中，也考慮了與可再生能源更好的配合，提高電廠的性能。

在2011年福島核事故之后，美國國會、能源部和核工業界認識到，要優先開展ATF技術的研究和開發。因此，能源部啟動了一項為期10年的計劃，目標是在2022年前將具有增強事故耐受性的試驗棒應用于商業反應堆。

重大突破發生在2018年2月，全球核燃料公司（GNF）的Iron Clad和ARMOR ATF鉛測試組件（LTA）在南方核運營公司的哈奇工廠投入使用。

通過使用分段棒裝載ARMOR LTA，簡化未來的燃料檢查工作，同時也是在商業核電廠首次使用含顆粒的ATF。2019年3月，南方公司將世界上第一根全長ATF燃料棒采用Framatome公司的PRO tec設計裝入Vogtle-2核電站。

此外，一些國家已經通過經合組織核能機構、國際原子能機構和歐洲原子能共同體（Euratom）制定了ATF計劃和國際ATF聯合計劃。為了確保這些新燃料的廣泛適用性，美國核工業成立了ATF工作小組。在核能研究所的協調下，該小組包括來自NEI、DOE、燃料供應商、電力研究所（EPRI）、核電公司以及其他各種行業專家的代表。另外，核管理委員會已經發布了《高效耐事故燃料項目計劃》，概述了為供應商提供的安全審查所做的準備。

為了促進行業的廣泛采用，行業制定了以下ATF設計的標準。

1.可接受的中子吸收截面，確保足夠的運行和經濟性。

2.適用于當前輕水反應堆。

3.有足夠的原材料供應以滿足全球輕水反應堆的需要。

4.在正常運行條件下與目前的輕水反應堆冷卻劑相兼容。

5.滿足現有的設計、運行、可靠性和許可要求。

正在開發中的ATF可以分為近期部署和遠期部署兩類。近期部署的ATF使用目前的結構、法規和監管規則，預計將在20世紀20年代中期建設的核電站上實現商業部署。

遠期部署的ATF仍在開發和測試中，可能需要制定新的監管框架。因此，在運行中的商業反應堆中進行部署之前，可能需要花費很多時間進行監管措施和許可規則的制定。

商業反應堆決定是否采用ATF，一個關鍵指標是ATF部署的時間表。越早部署，其安全和經濟效益就可能在現有電廠的剩余壽命內越早實現。理想情況下，ATF能提高核電站的安全性，同時有可能降低運營成本并提高工廠的效率。“安全效益”意味著安全性提高，這比標準的鋯/二氧化鈾（Zr/UO2）燃料的性能更有優勢。

先進核燃料的研究、開發、許可和部署意味著大量的投資，以及燃料供應商、運營公司、研究機構、監管部門和政府機構之間的合作。任何新的燃料技術在經濟上都是可行的，需要大量的安全和經濟實踐來證明采用這項技術的合理性。

其優勢包括提高了安全系數、燃料可靠性、經濟性，優化燃料循環操作策略、減少廢物產生等。在過去的一年里，美國核工業一直在積極開發ATF，目標是在2020年代早期到中期開始部署。因此，EPRI已經制定了ATF技術的安全和經濟效益評估規則。

ATF的價值

在過去的30年里，EPRI一直在與政府、監管機構和商業利益相關者合作，研究具有更高的可靠性、安全性、效率和性能的先進燃料。雖然EPRI沒有開發具體的ATF技術，但提供了關鍵的安全、經濟和運營技術分析，以支持實施ATF的戰略決策。

商業反應堆業主和運營商采用ATF的前提是需要評估ATF的收益和成本。2017年，EPRI對ATF預期性能進行了初步評估，量化了ATF所需的各種安全增強措施。在事故發生的假設下，EPRI對ATF的性能進行了評估，并將ATF的結果與使用目前Zr/UO2燃料設計進行了比較。在這一初步評估之后，EPRI基于更多的事故情景進行了分析，進行了燃料循環優化評估（通過增加運行安全系數，同時提供更高的燃料可靠性、燃料循環優化和減少乏核燃料，增加濃縮的多功能性能，相對標準Zr/UO2燃料更有優勢。）因此，研究工作量大大增加，包括研究嚴重事故處置策略，進行安全標準分析，評估燃料循環優化等，EPRI的后續分析得出以下結論。

ATF可以提供更多的時間，以應對和緩解事故。

對于有核態沸騰（DNB）限制的壓水堆失流事故，帶有二氧化鈾的Zr-合金包殼和標準Zr/UO2燃料系統的分析結果實際上是一樣的。然而，這些結果也表明，如果目前的DNB驗收標準被包層強度的失效機制所取代，就可以改變電廠運行策略、增加堆芯設計的靈活性，以提高經濟收益。

壓水堆冷卻劑損失事故（LOCA）評估顯示，隨著涂層包殼和摻二氧化鈾顆粒技術的使用，安全系數有所提高。額外的安全系數是通過使用具有更高導熱性的顆粒來實現的，這使得顆粒的工作溫度降低。此外，ATF包層大大減少了局部氧化。

包層—蒸汽氧化動力學。這些性能上的好處可以延遲緊急核心冷卻系統（ECCS）的啟動，但還需要更多的研究來證實這種可能性。

LOCA評估顯示，通過減少氫氣的產生量和氧化層的厚度，涂覆的Zr合金包殼能增加包殼在LOCA條件下的延展性和彈性。

涂層Zr—合金包殼可以支持適度增加峰值因子，以滿足壓水堆燃料循環優化的需求。

沸水反應堆ATF滿足允許沸騰過渡的安全分析的許可要求。ATF提高了燃料安全性，使其能夠承受發生沸騰過渡時的短暫干涸期，使得燃料循環成本降低。

BWR ATF概念可以滿足ECCS

滿足LOCA的許可要求的同時，大幅減少了ECCCS的注入流量。ATF的安全裕度可以通過利用額外的CPR裕度，放寬scram要求，取消周期結束時再循環泵的跳閘功能，允許在當前許可的運行限制內以較低的堆芯流量運行，從而實現運行和維護成本的降低。