近日，美國通用原子能電磁系統(tǒng)公司（GA-EMS）宣布已完成4個單獨性能模型的初步開發(fā)，以支持SiGA碳化硅復(fù)合核燃料包殼技術(shù)。

此前，GA-EMS與美國能源部（DOE）簽訂了為期30個月的合同，為核級SiGA材料提供單獨的模型。該模型具有建模和仿真功能，旨在加快當前和下一代反應(yīng)堆材料的核燃料鑒定和許可流程。

SiGA是一種碳化硅（SiC）復(fù)合材料，因硬度高、耐高溫等特點，幾十年來一直用于工業(yè)用途。SiGA燃料棒的耐高溫性能遠遠超過鋯合金等現(xiàn)有材料。

GA-EMS開發(fā)的4個單獨物理信息模型捕捉到了SiGA包殼在暴露于輻照時的復(fù)雜機械響應(yīng)。該公司采用了多尺度建模方法，每個模型涵蓋不同的長度尺度——從基于機制的微型模型到反應(yīng)堆系統(tǒng)級模型。未來，這些單獨的模型將被組合成一個一體化模型，即數(shù)字孿生模型。

數(shù)字孿生完成后，就可以預(yù)測SiGA在堆芯中的性能，從而降低燃料開發(fā)和測試成本，并在保證安全性能的前提下，縮短該技術(shù)獲得監(jiān)管部門許可所需的時間。

GA-EMS通過在核燃料包殼中加入碳化硅纖維制造出碳化硅核燃料包殼管。該組合創(chuàng)造了一種非常堅韌耐用的工程碳化硅復(fù)合材料，可承受3800°F（2093°C）的高溫，比鋯合金的熔點高出約500℃。

2024年7月，通用原子能公司（GeneralAtomics）宣布已為壓水堆制造出首批全長12英尺（約合3.6米）的SiGA碳化硅復(fù)合材料管。此前，該公司曾制造出6英寸（約合15厘米）長的SiGA棒材和3英尺（約合91厘米）的包殼樣品，這些樣品符合核級要求，并將在美國能源部愛達荷國家實驗室（INL）進行輻照測試。