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    3D打印为核工业打开新闸门

    2020-05-20来源:科学网

      日前,美国能源部橡树岭国家实验室(ORNL)宣布,该实验室通过3D打印技术开发出一个核反应堆堆芯原型。ORNL实验室主任托马斯·扎卡里亚表示,3D打印反应堆组件是前所未有的挑战,是制造学、材料学、核科学、核工程、高性能计算、数据分析与其他相关领域共同合作的成果。这项技术也为核工业界的快速创新打开了一道闸门。

      据介绍,该反应堆组件为六边形,3D打印花费了将近40个小时,在3D模型周围的温度达到1400摄氏度以上,激光加热和熔化模型的同时也为其增加了新的叠层。目前实验室的研究人员正在改进他们的设计,优化3D制造工艺,并论证打印部件的一致性和可靠性。

      该实验室的目标是在2023年之前启动首个此类反应堆,这一计划也被称为“转型挑战反应堆(TCR)示范计划”。未来,研究人员将用更少的部件制造出一个先进的、全尺寸的3D打印反应堆,并集成传感器和控制装置。该计划目前正在利用制造过程中的持续监测和人工智能来完善原型机的设计,以评估材料和性能。ORNL表示,如果这项技术能够成功,将迅速改变核能产业。

      TCR将采用先进的新材料,并使用集成的传感器和控件,从而提供高度优化和高效的系统,以降低成本,并依靠科学进步在反应堆设计、制造、运行等方面开辟新的道路。

      “我们仍然在思考该如何更好地设计核工业,以及建造和部署核能技术的方式,以寻求一种新方法来快速、经济地开发可转换的能源解决方案,从而提供更可靠的清洁能源。”扎卡里亚说。TCR计划目前已经完成了几个基础实验,包括选择堆芯设计等,并通过为期三个月的“冲刺”,以证明3D打印技术具有可以快速生产原型反应堆堆芯的敏捷性。

      “由于增材制造工艺技术的重大进步,使得整个TCR概念成为可能。”TCR技术总监库尔特·特拉尼表示。3D打印核反应堆作为TCR部署计划的一部分,将为先进核能系统的加速部署提供一个新的模式。此外,他们还将创建一个数字平台,将这项技术移交给其他工业领域。

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