В настоящее время нет структуры ядерной энергетики, адекватной требованиям её устойчивого развития:
– неограниченных запасов сырья для производства делящихся изотопов на многие сотни лет;
– безусловного выполнения требования нераспространения ядерного оружия;
– равенства добытой из Земли и искусственно произведённой радиоактивности и захороненной в Земле после выжигания делящихся и использования по назначению радиоактивных изотопов;
– естественной безопасности ядерных реакторов.
Эволюционное развитие современной ядерной энергетики не может решить эти проблемы за счёт совершенствования применяемого оборудования и топлива. Традиционная ядерная энергетика была создана для использования топлива на основе урана-235, причём топлива с небольшим обогащением по урану-235, т. е. с большим по урану-238. Однако сегодня в рамках уран-плутониевого топливного цикла разработано множество вариантов ядерных реакторов, обладающих повышенной безопасностью и экономичностью, в частности, при использовании микротвэлов в качестве тепловыделяющих элементов.
Разрабатываются установки, использующие вместе с ураном-235 торий-232 для повышения безопасности и в качестве сырья для наработки урана-233. Управление отводом тепловой энергии из активных зон требует инновационных подходов. Одним из таких подходов является использование в качестве тепловыделяющих элементов шаровых микротвэлов с диаметрами в пределах 1,5–2,0 мм. Конструктивная схема такого микротвэла включает топливный сердечник из делящихся материалов и многослойную защитную оболочку. Наружное покрытие выполняют из нитридов титана, ниобия, алюминия и других материалов, обеспечивающих удержание образующихся осколков деления и высокую коррозионную стойкость микротвэла. Такие покрытия сохраняют высокую способность удерживать продукты деления до температур свыше 1600 °С, что обеспечивает отвод тепла при любых отказах системы охлаждения реактора.
На реакторах Белорусской АЭС желательно использовать тепловыделяющие кассеты с засыпкой шаровых микротвэлов.