UO₂陶瓷是人们熟知的核燃料，已广泛、成功地应用于水冷堆中。它有许多众所周知的优点，但它有两个主要的缺点：低热导和在热冲击下破碎。因此为了克服UO₂陶瓷的上述缺点，就产生了关于UO₂的金属陶瓷设计概念，如UO₂-不锈钢金属陶瓷板燃料元件，已在几个特小型动力队中成功使用。由于锆-锡合金不仅有良好的综合性能，而且中子吸收载面仅为不锈钢的1/19左右，这类特种小型动力堆也宜采用UO₂-Zr-2（或Zr-4）代替UO₂-不锈钢。使用金属陶瓷燃料的缺点是必须采用高浓铀。同时，使用UO₂-Zr-2金属陶瓷所存在的一个主要问题是，在大约700℃温度下，Zr-2与UO₂发生反应，生成Zr-2合金和Zr-U合金反应层，后者辐照稳定性差，其过度扩散还将使金属陶瓷设计概念失效。虽然在核反应堆中使用时不会达到上述反应温度，但压力加工温度要高于此温度。为防止发生这种现象。可在UO₂颗粒表面涂敷几微米的第三种材料。

与单一化的燃料相比，金属陶瓷核燃料（弥散型燃料）有几个突出的优点：①由于燃料颗粒很小，所以裂变产物损伤效应被局限在很小的地域内，因此从辐照损伤观点来看，这种燃料可做成长寿命元件使用；②由于裂变产物被局限在燃料颗粒内或金属基体中，所以裂变气体释放份额极小，相当于增加了一道燃料屏障，因此由弥散型燃料做成的燃料元件更安全可靠；③由于基体金属和燃料相有多种选择，所以弥散型燃料的组合方式是多种多样的。如果选择具有良好机械性能、抗腐蚀性能和热导性能的金属或合金做基体材料，并且有恰当的燃料相含量的话，那么这种金属陶瓷燃料就能基本保留金属或合金的上述优良性能。