日前，俄羅斯TVEL核燃料公司下屬博奇瓦爾無機(jī)材料研究所(VNIINM)利用數(shù)字孿生技術(shù)開發(fā)出基于碳化硅的復(fù)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(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)。但該材料難以預(yù)測且易碎，無法使用金屬技術(shù)制造燃料管。鑒于此，博奇瓦爾無機(jī)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(shù)字孿生技術(shù)對帶有復(fù)合包殼的燃料性能進(jìn)行數(shù)值建模。該技術(shù)可有效減少實(shí)驗(yàn)次數(shù)，并通過計(jì)算模擬確定最佳編織纏繞角度等參數(shù)。

目前，碳化硅包殼開發(fā)人員正致力于解決運(yùn)行過程中燃料棒氣密性問題。其中一個(gè)設(shè)想是在標(biāo)準(zhǔn)E110合金的基礎(chǔ)上增加一層中間金屬內(nèi)襯。數(shù)字孿生技術(shù)將有助于計(jì)算內(nèi)襯厚度。

2014年，博奇瓦爾無機(jī)材料研究所啟動復(fù)合燃料包殼開發(fā)工作。截至2023年底，已制造出55個(gè)樣品，包括11種類型的氣密殼管，長度達(dá)500mm，具有不同的編織結(jié)構(gòu)、框架壓實(shí)方法以及碳化硅基體和相間層的沉積模式。