General Atomics加速核燃料数字孪生测试和鉴定

10 月 2 日，通用原子电磁系统公司（GA-EMS，美国加利福尼亚州圣地亚哥）根据与美国能源部 （DOE） 签订的合同，完成了一个重要的里程碑，以开发核燃料数字孪生，这是一种建模和仿真功能，旨在帮助加快当前和下一代反应堆材料的核燃料鉴定和许可流程。GA-EMS 完成了四个独立性能模型的初步开发，以支持其 SiGA 碳化硅 （SiC） 复合熔覆技术。

“数字孪生是物理对象或系统的虚拟表示，在本例中，是我们的 SiGA 包层核燃料系统，”GA-EMS 总裁 Scott Forney 说。“完成后，这个数字孪生将使我们能够预测核反应堆堆芯内的 SiGA 性能，从而降低燃料开发和测试成本，并缩短获得这项革命性技术获得监管批准所需的时间，而不会牺牲安全性。”

四个单独的物理模型捕获了 SiGA 熔覆层在暴露于辐射时的复杂机械响应。采用多尺度建模方法，其中每个单独的模型都涵盖不同的长度尺度——从基于机制的微尺度模型到反应器系统级模型。在未来的工作中，这些单独的模型将被组合成一个集成的数字孪生。

GA-EMS 的 SiGA 复合材料是一种连续的 SiC 纤维增强 SiC 基体材料，是该公司熔覆技术的支柱。SiGA 包层为公用事业公司提供了安全和经济效益，因为据报道，它可以承受远高于当前材料的温度，并减少燃料重新加载的频率。

“通过利用洛斯阿拉莫斯国家实验室和爱达荷州国家实验室的专业知识，我们已经能够加快各个模型的开发和验证，”GA-EMS 核技术和材料副总裁 Christina Back 博士说。“我们的工作在开发每个性能模型时都涉及专门的实验室测试。我们期待继续进入下一阶段，将这些单独的模型整合在一起，并将它们整合到一个更大的数字孪生框架中。使用该框架适当地应用单独的效应模型，将复杂程度和准确性提高到一个新的水平，以有效地预测燃料性能。

GA-EMS 即将完成与美国能源部签订的为期 30 个月的合同，为核级 SiGA 材料提供单个模型，以构成未来数字孪生的基础。根据一项协同计划，GA-EMS 最近宣布对其 SiC 复合管进行辐照测试，并制造其第一支专为压水反应器设计的全长（12 英尺）SiC 复合管。根据与 DOE 的合同，GA-EMS 正在推进 SiGA 包层技术，以提高核燃料效率并提高当前和未来核反应堆的安全性。