圣迭戈 – 2024年10月2日 – 通用原子电磁系统公司（GA-EMS）今天宣布，其与能源部（DOE）的合同工作中完成了一个重要里程碑，即开发一种“核燃料数字孪生”，这一建模和仿真能力旨在帮助加速当前和下一代反应堆材料的核燃料认证和许可过程。GA-EMS完成了支持其SiGA®碳化硅（SiC）复合包壳技术的四个单独性能模型的初步开发。
“数字孪生是物理对象或系统的虚拟表示——在这种情况下是我们的SiGA包壳核燃料系统，”GA-EMS总裁Scott Forney说。“完成后，这个数字孪生将使我们能够预测SiGA在核反应堆芯内的性能，减少燃料开发和测试成本，并缩短获得监管批准的时间，而不牺牲安全性。”这四个单独的基于物理的模型捕捉了SiGA包壳在辐照下的复杂机械响应。
采用了多尺度建模方法，其中每个单独的模型覆盖不同的长度尺度——从基于机制的微观模型到反应堆系统级别模型。在未来的工作中，这些单独的模型将合并为一个整体模型，称为数字孪生。GA-EMS的SiGA复合材料是一种连续的SiC纤维增强的SiC基体复合材料，是公司包壳技术的支柱。SiGA包壳为公用设施提供了安全性和经济效益，因为它能在远高于当前材料的温度下生存并减少燃料重新装载的频率。
“通过利用洛斯阿拉莫斯国家实验室和爱达荷国家实验室的专业知识，我们能够加速单独模型的开发和验证过程，”GA-EMS核技术与材料部门副总裁Christina Back博士说。“我们在开发每个性能模型时，密切进行实验室测试。我们期待继续下一阶段工作，将这些单独的模型组合在一起，并将它们纳入一个更大的数字孪生框架中。利用该框架适当应用独立效应模型将为高效预测燃料性能带来新的复杂性和准确性。”
GA-EMS即将完成与DOE签订的30个月合同，交付用于核级SiGA材料的单独模型，作为未来数字孪生的基础。在一个协同计划下，GA-EMS最近宣布其碳化硅复合管的辐照测试，并制造了首批为压水反应堆设计的全长（12英尺）碳化硅复合管。在与DOE的合同下，GA-EMS正在推进SiGA包壳技术，以提高核燃料效率并改进当前和未来核反应堆的安全性。