各國正積極部署先進的反應堆，以實現更清潔、更安全的核能，這種能源目前約佔全球商業電力的九成。全球目前運行著440座核電反應堆，分布於30多個國家，此外還有至少70座正在建設中。與此同時，20多個國家在2023年COP28世界氣候行動峰會上簽署了一項聲明，計劃將核能產量提升三倍，並認識到實現2050年淨零排放的重要性。然而，這一擴張計劃的成功在很大程度上取決於反應堆的安全性。這意味著，若要實現核能容量的三倍增長，反應堆必須具備防止熔毀的能力，熔毀是指反應堆核心過熱導致燃料棒熔化的嚴重核事故。
為了滿足這一安全標準，一家位於馬里蘭州的公司X-energy正在開發一款第四代核反應堆——Xe-100。這是一種卵石床高溫氣冷反應堆（HTGR），據報導其無法發生熔毀。該反應堆的電力輸出為80兆瓦電（MWe），完全模組化，並可擴展成四組320 MWe的電廠。與長燃料棒浸沒在水中的傳統反應堆不同，Xe-100的反應堆核心填滿了數千個大小如台球的石墨球體。根據X-energy的說法，每個卵石內部包含數千個被稱為TRISO（Tristructural Isotropic fuel）的微小鈾燃料顆粒。
每個TRISO顆粒由一個鈾核心和多層陶瓷及碳基塗層包裹而成，這些塗層形成了一個微觀的容器系統，能夠在極端溫度下捕捉裂變產物。這使得反應堆能夠保持放射性氣體，並能夠建設於距離工廠或市區500米（約1,640英尺）的地方。根據美國能源部（DOE）的說法，反應堆通過每日從頂部添加新卵石，並將舊卵石從核心底部排出來，來持續進行燃料補充。每個卵石在核心內滯留約三年，並可在核心內循環多達六次以實現完全燃燒。使用過的燃料然後直接放置於幹式容器中，並在現場儲存，無需中間或主動冷卻。
與傳統的輕水反應堆不同，Xe-100使用氦氣作為冷卻劑。氦氣是化學惰性物質，這意味著它不會與燃料或結構材料反應，也不會在正常運行條件下變成放射性。氦氣通過卵石床循環，吸收熱量並傳遞給蒸汽發電機以產生電力。由於氦氣不會像水那樣煮沸或變相，該系統避免了與基於蒸汽的冷卻相關的壓力驅動不穩定風險。
Xe-100反應堆不依賴於電動泵或緊急水系統來防止熔毀。即使在氦冷卻劑失效的情況下，反應堆也能通過導熱、對流和熱量自然散失來消散熱量，燃料保持完整。X-energy表示，每個Xe-100模組可產生約80MW的電力。同時，核反應堆的高操作溫度使其能夠與依賴化石燃料的工業過程兼容，包括氫氣生產、煉油和化學製造。
