在失水事故(loca)或高温下,当前的锆合金包层将与冷却剂反应,然后形成氢气。氢的积聚是危险的,因为它可能引起爆炸,并容易将放射性物质暴露在环境中。多层SiC基复合材料作为一种重要的耐事故燃料包壳材料,近年来成为研究热点。为了满足燃料对强度和抗渗性能的要求,对多层SiC覆盖层的概念设计进行了研究。本文在热弹性力学理论的基础上,考虑了径向温度梯度和膨胀效应,建立了多层SiC的应力分布模型。通过对稳态温度分布的分析,研究了熔覆层的传热行为。利用有限元分析软件ANSYS建立了双相SiC覆层的有限元分析模型,得到了模拟压水堆稳态条件下的应力和温度分布。此外,还建立了一个matlab模型来验证有限元模型在BOL和EOL燃耗条件下的数值模拟结果。然后,利用修正的威布尔模量计算了各种情况下的失效概率。此外,对多层包层的优化设计仍有必要。从20%整体SiC到80%共研究了 7个设计点。研究了压水堆循环过程中各设计点的应力分布。然后计算每个设计点的失效概率。该失效概率给出了包层如何失效以及压水堆1个运行周期内的失效时间。结果表明,以40%SiCf/SiC为内层,60%整体SiC为外层,是承受应力和辐射并含有裂变气体的最佳设计方案。