Lần đầu tiên trong lịch sử công nghiệp hạt nhân Hoa Kỳ, một lò phản ứng thương mại tại bang Georgia đã được nạp nhiên liệu Uranium có độ làm giàu trên 5%, mở ra kỳ vọng về hiệu suất cao hơn, chu kỳ nhiên liệu dài hơn và tương lai cho các lò phản ứng thế hệ tiếp theo. 
Việc vận hành một lò phản ứng hạt nhân thường gợi đến hình ảnh các thanh nhiên liệu được nạp định kỳ, một hoạt động có vẻ đơn giản nếu chỉ xét bề ngoài. Nhưng thực tế, nhiên liệu hạt nhân là một trong những yếu tố kỹ thuật then chốt và nhạy cảm nhất trong bất kỳ chương trình năng lượng nguyên tử nào.
Để phản ứng phân hạch xảy ra ổn định và hiệu quả, nhiên liệu Uranium phải trải qua quá trình làm giàu, tức là tăng tỷ lệ đồng vị U235 - thành phần có khả năng phân hạch từ mức tự nhiên chỉ 0,7% lên mức yêu cầu kỹ thuật.
Với phần lớn các lò phản ứng hiện nay, mức làm giàu phổ biến dao động từ 3 - 5%, gọi là Uranium làm giàu thấp (LEU). Tuy nhiên, các công nghệ lò phản ứng tiên tiến, đặc biệt là trong lĩnh vực quốc phòng, sử dụng nhiên liệu làm giàu cao (HEU) từ 20% trở lên. Điều này cho phép thiết kế lò nhỏ gọn, hiệu suất cao, thậm chí không cần tiếp nhiên liệu trong suốt vòng đời hoạt động như các lò phản ứng trên tàu ngầm hạt nhân.
Trong khi đó, ngành năng lượng dân dụng đang tìm cách tiếp cận một bước chuyển quan trọng: đưa nhiên liệu Uranium có độ làm giàu từ 5 - 20% còn gọi là HALEU (High Assay Low Enriched Uranium) vào vận hành trong các lò phản ứng thương mại hiện có. Southern Nuclear hợp tác cùng Westinghouse, đã chính thức khởi động bước đầu tiên của hành trình này tại tổ máy Vogtle Unit 2 ở Waynesboro, Georgia.
Tại đây, 4 cụm thanh nhiên liệu thử nghiệm (LTA) đã được lắp đặt, sử dụng Uranium làm giàu trên 5% lần đầu tiên trong lịch sử vận hành lò phản ứng thương mại tại Hoa Kỳ. Những cụm này sử dụng viên nhiên liệu thế hệ mới ADOPT - Urani Dioxide (UO₂) pha tạp crôm và Alumina giúp tăng mật độ Uranium, cải thiện độ dẫn nhiệt và giảm khí sinh ra trong quá trình phân hạch.
Đáng chú ý, loại nhiên liệu này có khả năng xử lý mức làm giàu lên đến 8%, hứa hẹn giảm chu kỳ tiếp nhiên liệu và tăng sản lượng điện.
Về bản chất, thử nghiệm này là một phần trong chương trình nghiên cứu nhiên liệu "chịu được tai nạn" (Accident Tolerant Fuel - ATF) do Bộ Năng lượng Mỹ tài trợ. Đây là các loại nhiên liệu hạt nhân được thiết kế để vẫn hoạt động an toàn, hoặc ít nhất không bị hư hỏng nghiêm trọng ngay cả khi hệ thống làm mát trong lò phản ứng gặp sự cố.
Bên cạnh việc sử dụng HALEU, các viên nhiên liệu mới còn được thiết kế với “chất độc cháy” - các nguyên tố hấp thụ neutron như gadolinium hoặc boron nhằm kiểm soát hiệu suất phản ứng trong suốt vòng đời nhiên liệu, tăng độ an toàn và độ ổn định của lò phản ứng.
Dữ liệu từ Vogtle sẽ được theo dõi sát sao qua nhiều chu kỳ vận hành, nhằm đánh giá tính ổn định, hiệu suất và mức độ hao mòn của nhiên liệu mới. Kết quả tích cực từ thử nghiệm có thể mở đường cho việc triển khai rộng rãi HALEU trên quy mô thương mại điều được xem là điều kiện thiết yếu để phát triển các lò phản ứng thế hệ tiếp theo, như lò muối nóng chảy, lò nhanh hoặc lò module nhỏ (SMR).
Ông Pete Sena - Chủ tịch kiêm Giám đốc điều hành Southern Nuclear khẳng định, mục tiêu của dự án là kéo dài tuổi thọ vận hành, nâng cao sản lượng, và nhiên liệu làm giàu cao là chìa khóa để đáp ứng nhu cầu năng lượng ngày càng tăng của bang Georgia và cả nước.
Trong bối cảnh ngành năng lượng toàn cầu tìm kiếm các giải pháp phát thải thấp nhưng có độ tin cậy cao, nhiên liệu hạt nhân làm giàu cao nếu được chứng minh thành công về kỹ thuật và an toàn sẽ trở thành nhân tố chiến lược định hình lại bản đồ điện hạt nhân dân dụng trong thập kỷ tới.
