燃料ペレット
窒化ウラン(UN)も炭化ウランと同様、ウランを多く含み熱伝導率も良い反面、活性で化学反応を起こしやすく、水と触れても化学反応を起こしてしまうため軽水炉では使用されていない。また、N14の吸収断面積が大きく、(n,β)反応でC14を生成する欠点がある。
最も一般的な形状は、高さ1 cm、直径1 cm弱の黒色の円柱型のもので、原子炉によっては、中央が中空になっているペレットもある。使用されるウランは、天然ウランか低濃縮ウランのいずれかで、日本では低濃縮ウランが使用されている。
ウラン金属は、融点が1,132 °Cであるため高温を伴う原子炉では容易に溶けてしまうばかりでなく、およそ670 °Cで結晶構造が変化し膨張してしまうなどの欠点を有する。そこで、ウランの酸化物を粉末状にした上で成型し、磁器のように焼き固める(焼結)ことで、融点を2,700~2,800 °C程度まで高めている。
燃料ペレットには、核分裂によって生成した放射性同位体(核分裂生成物)を内部に保持する能力がある。核分裂生成物の蓄積により燃料ペレットの体積は増加する。この体積増加をスエリングという。特にキセノンやクリプトンなどの気体核分裂生成物によるスエリングをガススエリングという。気体核分裂生成物は結晶粒内を拡散し、結晶粒界で気泡となる。この気泡がガススエリングの原因である。結晶粒が大きいほど、気体核分裂生成物が結晶粒界に到達するまでに時間がかかり、その結果、ガススエリングは軽減される。結晶粒を大きくする方法としては、アルミナやシリカの添加が検討されている。またスエリングにより、ペレットと被覆管が接触して被覆管の健全性を損ねる可能性があるため、成型時に円柱型の燃料の底面に窪みをつける(ディッシュ)や、角をとる(チャンファ)ことが行われている。 燃料ペレットは燃料被覆管の中に入れて燃料棒にする前に、外観、寸法、ウラン濃縮度、化学成分、不純物、密度等を検査し、検査に合格したものだけが使用される。