美国麻省理工学院（MIT）与爱达荷国家实验室（INL）的研究人员，对铀燃料开展了迄今最详细的三维分析，意外发现燃料内部存在一个隐藏的孔隙网络。这一发现为理解核燃料在反应堆中的实际工作方式提供了全新视角，未来有望帮助反应堆运行更长时间。

核裂变是被广泛研究的能源过程，人类已利用它获取大量电力。然而，核燃料在反应堆内究竟如何演变，其确切机制至今仍未完全弄清。即便是研究最充分的金属燃料——含10%锆的铀合金（U-10Zr），在钠冷快堆中的表现也仍有许多未解之谜。

随着U-10Zr逐渐成为下一代先进核反应堆的候选燃料，MIT团队决定深入探究它在裂变反应堆中的真实变化。他们联合INL和布鲁克海文国家实验室（BNL），试图弄清这种燃料与包壳材料之间的相互作用。

在钠冷快堆中，核燃料被制成燃料棒，密封在称为“包壳”的金属管内。反应堆运行时，热量从燃料中心向外传递，抵达包壳，再由液态钠带走并用于发电。然而，在高温辐照条件下，燃料与包壳接触会引发化学反应，产生某些气体或镧系元素（稀土元素），这些产物会使包壳变脆，进而损害燃料系统的完整性。

研究人员使用了快通量测试设施（FFTF）在1982年至1992年间运行留下的燃料样品，借助高能同步辐射X射线断层扫描技术，在三维空间内重建燃料内部孔隙网络的分布。这一方法使他们能够观察孔隙率、化学成分变化以及燃料-包壳相互作用在整个燃料样品中的发生规律，从而为更安全、更持久的核反应堆设计提供关键依据。