美國橡樹嶺國家實驗室（Oak Ridge National Laboratory, ORNL）的研究人員已為其核事故模擬設備新增了實時視覺跟蹤功能。透過在專用爐壁中安裝攝像頭窗口，科學家利用數位影像相關技術，實時測量燃料包殼變形。這是研究人員首次在模擬失去冷卻劑事故（Loss-of-Coolant Accident, LOCA）期間，實際捕捉這些物理變化。ORNL 的嚴重事故測試站（Severe Accident Testing Station, SATS）是全國唯一能對商業放射性燃料棒進行這類模擬故障測試的設施。
包殼層是核燃料的保護外層。準確收集這些數據有助於核能行業降低監管不確定性。這項測試支持更廣泛的全國努力，旨在批准事故耐受性和高燒耗燃料，這些燃料能使商業反應堆運行更長時間並提高發電能力，而不會增加成本。
ORNL 的新技術將提升核能行業的安全性
隨著數據中心和人工智能系統對穩定電力的需求增加，電力公司希望優化現有的輕水反應堆，而非建設新設施。這一過程稱為提升電力（power uprate），可通過以更高的温度運行燃料並調整運行邊際來增加電力輸出。燃料包殼及核心內部組的高級研發員 Nathan Capps 表示：「提升電力意味著通過優化運行邊際來增加電廠的電力輸出——並在適當的情況下去除過於保守的指導方針，以便燃料可以在更高的功率水平下運行。」
當公用事業公司將提升電力與延長燃料壽命相結合時，能從相同資源中產生更多能源。迄今為止，美國核能監管委員會（Nuclear Regulatory Commission, NRC）已批准 171 次提升電力，這相當於為美國電網增加了八座新反應堆的電力，而無需新建設施。然而，公用事業公司必須提交實驗數據以證明安全性，才可獲得 NRC 對這些操作變更的批准。
在模擬過程中，ORNL 的科學家遵循特定順序，以重現冷卻水從反應堆核心流失的事故。將一段長度介於 1 至 12 英寸的燃料棒放置於石英管內，並用間隔圓盤進行居中。接著，研究人員對該段內部施加壓力，以模擬全長活躍燃料棒的內部應力。紅外爐然後以受控速率將樣本加熱至目標温度。最後，水流入室內，使該段冷卻至室温。整個過程持續兩至三分鐘。SATS 使用兩個測試站來完成這項研究。第一個測試站在標準實驗室中運行，以繪製實驗圖並測試非放射性材料。
第二個測試站位於重型屏蔽熱室內，對放射性商業燃料進行相同參數的實驗。除了結構變化外，系統還跟蹤在温度急劇上升期間被困氣體的釋放情況，以及燃料在故障期間的運動情況。
燃料製造商利用 ORNL 的數據為監管審查編制安全報告。在過去四年中，ORNL 已與 Southern Nuclear、Constellation、Westinghouse、Framatome 和 Global Nuclear Fuel 等公司完成了 16 次 LOCA 測試。該實驗室計劃將測試量翻倍，以幫助公用事業公司滿足日益增長的電網需求。
