六種類型的第四代核反應堆代表了提供核能的安全性、可持續性、效率和設計成本的下一階段的改進。其中包括：

l超臨界水冷堆（SCWR）

l鉛快堆（LFR）

l鈉快堆（SFR）

l熔鹽反應堆(MSR)

l高溫氣冷快堆（HTGR）

l甚高溫反應堆(VHTR)

本文主要關注高溫氣冷反應堆類型，以描述三結構各向同性 ( TRISO ) 核燃料顆粒制造過程。TRISO核燃料顆粒是HTGR反應堆的主要動力來源，但也可用于氟化鹽冷卻高溫反應堆（FHR）和輕水反應堆（LWR）。

TRISO核燃料顆粒

TRISO核燃料顆粒由各種 UOX 化學物質組成，例如UO2，其表面涂有四層三種各向同性材料，作為保護核沉積。這四層是：

1.緩沖 PyC層

2.內部 PyC層

3.碳化硅層

4.外層 PyC層

TRISO 核燃料顆粒可避免因熱膨脹差異和高達 1600°C 溫度的裂變氣體壓力等工藝應力而破裂。由于這些反應堆的運行溫度約為 750°C，因此在設計合理的反應堆中，放射性燃料元件在最糟糕的熔毀情況下會被隔離。換句話說，反應過程中產生的所有放射性裂變產物都被限制在燃料內，因此燃料顆粒不會向外界釋放放射性，即使遠遠超出典型的操作條件（高達 1600°C）也是如此。

FB-CVD TRISO 制造

沉積這些各向同性材料層以形成 TRISO 核燃料顆粒的主要過程是一種稱為流化床化學氣相沉積 ( FB-CVD ) 的技術。在 FB-CVD 工藝中，核燃料 UOX 核通過流化氣體進行流化，并在加熱噴動床涂層爐中通過反應氣體進行涂層。

l使用乙炔作為反應氣體和氬氣作為流化氣體在約1260℃的室溫度下制備緩沖PyC層。

l內層和外層 PyC 層使用丙烯作為反應氣體，氬氣作為流化氣體，腔室溫度為 1280-1300°C。

l相反，SiC涂層是使用MTS蒸氣作為反應氣體，用氫氣作為流化氣體在約1600℃的室溫度下熱解來制備的。

FB-CVD TRISO 流量控制

用于創建四層中每一層的各種氣體流速和反應時間根據核燃料內核的尺寸而變化，當使用較大尺寸的顆粒時會增加。流速和反應時間也會根據當前使用的氣體、系統的尺寸以及壓力和溫度條件而變化。因此，準確且可重復的氣體流量控制對于最大限度地提高這些系統的工藝效率、確保 TRISO 核燃料滿足安全性和工藝公差至關重要。

Alicat 的MC 系列氣體質量流量控制器可在 FB-CVD 系統中實現精確且可重復的氣體流量控制。

l精度高達讀數的 0.8% 和滿量程的 ±0.2%

l重復性 (2σ) 高達讀數的 ±0.2% + 滿量程的 0.02%

l控制在滿量程的 0.01-100% 范圍內，從 0.5 SCCM 滿量程一直到 5000 SLPM 滿量程

氫氣、乙炔和氬氣適用于 MC 系列氣體質量流量控制器，而丙烯更適合具有更高耐腐蝕性的MCS 系列。這些防腐氣體流量控制器采用不銹鋼接液材料，以提高與腐蝕性氣體的兼容性。

l精度高達讀數的 ±0.8% 和滿量程的 ±0.2%

l重復性高達滿量程的 ±0.2%

l將流量控制在 0.5 SCCM 滿量程至 5000 SLPM 滿量程之間

l1-100%滿量程控制范圍