日前，俄羅斯TVEL核燃料公司下屬博奇瓦爾無(wú)機材料研究所(VNIINM)利用數字孿生技術(shù)開(kāi)發(fā)出基于碳化硅的復合燃料包殼。
碳化硅包殼事故容錯燃料可完全消除蒸汽-鋯反應的風(fēng)險。但該材料難以預測且易碎，無(wú)法使用金屬技術(shù)制造燃料管。鑒于此，博奇瓦爾無(wú)機材料研究所提出了另一種方法，即用碳化硅纖維編織框架，并用基于相同碳化硅的基質(zhì)材料浸透。該研究所利用數字孿生技術(shù)對帶有復合包殼的燃料性能進(jìn)行數值建模。該技術(shù)可有效減少實(shí)驗次數，并通過(guò)計算模擬確定最佳編織纏繞角度等參數。
目前，碳化硅包殼開(kāi)發(fā)人員正致力于解決運行過(guò)程中燃料棒氣密性問(wèn)題。其中一個(gè)設想是在標準E110合金的基礎上增加一層中間金屬內襯。數字孿生技術(shù)將有助于計算內襯厚度。
2014年，博奇瓦爾無(wú)機材料研究所啟動(dòng)復合燃料包殼開(kāi)發(fā)工作。截至2023年底，已制造出55個(gè)樣品，包括11種類(lèi)型的氣密殼管，長(cháng)度達500mm，具有不同的編織結構、框架壓實(shí)方法以及碳化硅基體和相間層的沉積模式。
