燃料元件具有垂直于纵向轴线的管状燃料元件的横截面中的可裂变核燃料的面积与该管状燃料元件的横截面中的内部空间的总面积的比率，该比率随着沿纵向轴线的位置而变化。该比率可以随着沿纵向轴线的位置在0.30的最小值和1.0的最大值之间变化。使该比率增加到高于和低于与常规系统相关的峰值燃耗位置减少了峰值燃耗并且使燃耗分布变平坦并且使燃耗分布移位，燃耗分布优选为高斯分布。纵向变化可以使用燃料主体，诸如芯块、棒或环形体或金属海绵形式的燃料，在燃料组件中实现，并且有效地提高了燃料利用效率。