高温气冷堆核电站示范工程是国家科技重大专项之一，2012年12月开建，由华能山东石岛湾核电有限公司负责建设与运营，该公司的三方股东包括华能核电开发有限公司、中核集团所属核建高温堆控股有限公司及清华控股有限公司。目前示范工程已完成双堆冷试，进入了双堆热试阶段。此次发往示范电站的球形燃料元件为7.8万个，是首批交付87万个球形燃料元件的一部分，这些球形燃料元件预计将于今年4月份正式入堆。
有别于当前全球主流堆型压水堆，高温气冷堆是国际核能领域公认的第四代核能系统中的候选堆型之一。球床模块式高温气冷堆采用全陶瓷包覆颗粒球形燃料元件，氦气作冷却剂，石墨作慢化剂，具有良好的固有安全性，能保证反应堆在任何事故下不发生堆芯熔化和放射性大量释放。
球形燃料元件是高温气冷堆固有安全的重要基础，其制造技术是高温气冷堆发展的主要技术挑战。国家重大科技专项“大型先进压水堆及高温气冷堆示范工程”配套建设项目——中核北方高温气冷堆核电燃料元件生产线，是世界首条、也是唯一一条具有工业规模的球形燃料元件生产线，我国具有完全自主知识产权。生产线设计能力为年产30万个球形燃料元件。
据包头日报报道，该生产线2004年启动筹备建设，2013年3月正式开工建设，2016年3月正式投料生产，2016年8月通过产品合格性鉴定，2017年7月17日第20万个球形核燃料元件下线，全面达到设计能力。从最初包覆燃料颗粒生产合格率仅有30%，提升到如今的97.84%；从最初燃料球月生产11000余个，到后来每月生产17000余个，再到后来生产能力突破35000个，合格率从最初的95.5%提升到现在的99.18%。
作为我国第一座核燃料元件厂，1958年建成的中核北方核燃料元件有限公司位于内蒙古自治区包头市，曾为我国“两弹一艇”的成功研制作出重要贡献，目前是国内技术路线最全的核燃料和核材料生产科研基地。