核燃料元件，是核反應堆中以核燃料為主要成分，擁有獨立結構的最小單元，若干核燃料元件可以組成核燃料組件。
核燃料元件的制造過程是，鈾礦勘探開采、破碎研磨、萃取純化，獲得鈾化學濃縮物，轉化為六氟化鈾，采用氣體擴散法、氣體離心法等工藝使鈾235豐度提高，制造核燃料元件，再組裝為核燃料組件，以提高輸出功率，降低裝卸難度。
金屬型核燃料元件具有導熱率高、易裂變、原子密度高等優點，但熔點較低、抗輻射較弱，通常應用在低溫核反應堆中；陶瓷型核燃料元件具有熔點高、高溫穩定性好等優點，但導熱率、材料密度較低，可以應用于高溫核反應堆；彌散型核燃料元件將核燃料均勻彌散在非裂變的金屬或非金屬材料中，具有優良高溫穩定性，適合用于高溫核反應堆。
核反應堆裂變反應發生在核燃料元件之中，核燃料元件是核反應堆的核心組成部分。核燃料元件工作環境特殊，由于核燃料具有放射性、核裂變會產生大量熱量，其性能要求極為苛刻。核燃料元件是維護核反應堆安全運行的首道屏障，直接影響核電站是否能夠安全、可靠運行，不允許存在泄露情況。因此，核燃料元件在材料選擇、產品設計、制造工藝等方面要求嚴格，通常開發時間長、研發費用高。
我國核工業發展迅速，根據國家能源局數據顯示，2023年，我國核電裝機容量5691萬千瓦，同比增長2.4%。同時我國政策還在大力推動核能綜合利用，除發電應用外，還包括供暖、供汽、海水淡化等應用。在此背景下，我國核燃料元件需求旺盛。
新思界
行業分析人士表示，我國于2024年2月1日正式施行的新版《產業結構調整指導目錄（2024年本）》，鼓勵類項目核能板塊包括核燃料生產加工，高性能核燃料元件、MOX元件、金屬元件制造被列入其中。我國于20世紀50年代成立的中核北方核燃料元件有限公司，是國內首座核燃料元件生產企業，其于2023年12月建成全球首條工業規模高溫氣冷堆核燃料元件生產線。
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