碳包覆燃料颗粒是高温气冷堆的关键部件。粒子的核心是U02。第一层涂有疏松的热解碳层，以适应颗粒的膨胀。在松散热解碳层的顶部，涂覆有高密度的致密热解碳层。它是密封气态裂变产物的压力壳，是防止固态裂变产物扩散泄漏的屏障，是覆盖SiC层时防止HC1侵蚀U02的保护层。第三层与热解碳相比，SiC具有更高的强度和模量、良好的导热性、与热解碳的相容性以及较低的中子吸收截面。其阻挡固体裂变产物Cs、Bt、Ba泄漏的能力高于热解碳。而SiC是一种脆性陶瓷材料，所以颗粒燃料的最外层覆盖着一层高密度的致密热解碳层，起到保护和加固的作用。可以看出，粒状石墨板的涂层是复合涂层，如图1 -4所示。

     现代高温气冷堆采用低浓缩铀燃料循环。燃料芯直径约0.5mm，要求低密度热解碳层90um，厚度标准差18um，堆密度≤1.lg/cm3,'s高密度热解碳层40um，厚度标准差1 10um，堆密度1.9±0.1g/cm3。在1950℃处理1h后，测得的各向异性≤1.1。

    石墨板的热解碳和SiC层采用流化床工艺包覆，流化床工艺得到的热解碳为各向同性碳。在沉积炉中，石墨板在氩气稀释的甲烷等烃气流的作用下形成沸腾床。气态烃在高温下热分解，不断沉积在上下翻滚的颗粒表面。  

    当费米于1942年在芝加哥建造世界上第一个原子反应堆时，他使用了无涂层的石墨板。在和平利用核能中，必须最大限度地限制燃料和放射性裂变产物的泄漏，以确保工作人员和环境的安全。因此，外壳燃料棒，如铝、锆合金、不锈钢和其他金属，被用来包覆燃料棒，以防止裂变产物的泄漏。有足够多的陶瓷燃料芯块堆叠在锆合金管中，形成包壳燃料棒，管是密封的。轻水堆核电站冷却剂出口温度约为330℃(秦山核电站< 384℃)，液态金属块堆冷却剂出口温度仅为550×1。这些反应堆用于发电，效率较低，核能的潜力远未得到充分发挥。在事故工况下，金属包壳可能熔化，不受控制的裂变产物会危及工作人员和环境的安全，因此不宜将反应堆建在人口密集区。高温气冷堆采用基于包覆燃料颗粒、石墨芯结构材料和氦冷却剂的金属陶瓷燃料元件，使反应堆摆脱了金属材料和冷却剂的相变和温度限制，冷却剂出口温度达到950℃以上，大大提高了核能的利用效率，使核能能够应用于煤液化、气化、甲烷重整制氯等优质热能领域。专门设计的高温气冷堆最高事故温度小于1400℃，在此温度下反应堆仍是安全的。因此，高温气冷堆是一项先进而又高难度的高技术。