基于3D打印制作更加安全的核反應(yīng)器

導(dǎo)讀：超安全核電公司（Ultra Safe Nuclear Corp）將用超堅(jiān)固的陶瓷打印燃料和反應(yīng)堆部件

🔺Ultra Safe Nuclear Corp.最終希望3D打印的陶瓷封裝的復(fù)制品

金屬和高科技復(fù)合材料進(jìn)行3D打印技術(shù)已經(jīng)逐步在航空航天和醫(yī)療領(lǐng)域發(fā)揮作用。增材制造也被視為生產(chǎn)小型、安全的下一代核反應(yīng)堆的關(guān)鍵技術(shù)。最新的例子來(lái)自總部位于西雅圖的Ultra Safe Nuclear Corp.，該公司已從橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（Oak Ridge National Laboratory）獲得了一種新穎的3D打印技術(shù)許可。該方法將使該公司能夠制造核反應(yīng)堆部件，采用技術(shù)陶瓷制造，這些陶瓷對(duì)輻射和極端溫度的抵抗力更強(qiáng)，使他們能夠加快開(kāi)發(fā)更加安全的下一代反應(yīng)堆。

USNC正在制造微型模塊化反應(yīng)堆，該公司表示，部署成本應(yīng)該達(dá)到數(shù)千萬(wàn)美元，而不是當(dāng)今大型反應(yīng)堆所需的數(shù)十億美元，并計(jì)劃在2026年之前部署其第一個(gè)反應(yīng)堆。該公司還在開(kāi)發(fā)用于核動(dòng)力火箭的緊湊型反應(yīng)堆，其安全設(shè)計(jì)依賴(lài)于：封裝在碳化硅基體中的陶瓷涂層鈾燃料顆粒制成的堅(jiān)固燃料。橡樹(shù)嶺的3D打印技術(shù)將粘合劑擠出打印與特殊的陶瓷生產(chǎn)工藝相結(jié)合，生產(chǎn)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)新穎的新部件。

碳化硅是一種工程陶瓷，已經(jīng)用于坦克裝甲和特種電子以及航空航天應(yīng)用。但是，使用這種陶瓷鍛造復(fù)雜形狀的反應(yīng)器部件是極其困難的，使用常規(guī)方法（如加工或鑄造）非常困難。橡樹(shù)嶺實(shí)驗(yàn)室的3D打印技術(shù)將粘合劑噴射打印與特殊的陶瓷生產(chǎn)工藝相結(jié)合，使USNC能夠通過(guò)碳化硅打印復(fù)雜的幾何形狀。

"以高度安全和耐高溫的材料為燃料，設(shè)計(jì)本質(zhì)安全和高度先進(jìn)的核能系統(tǒng)?！盩errani說(shuō)，新許可的3D打印技術(shù)將成為USNC制造過(guò)程的關(guān)鍵部分。該公司將用它來(lái)制造用于其核燃料的碳化硅外殼，并為其反應(yīng)堆生產(chǎn)非燃料結(jié)構(gòu)部件。先進(jìn)的陶瓷基反應(yīng)器系統(tǒng)應(yīng)該比主要使用金屬部件的傳統(tǒng)反應(yīng)堆系統(tǒng)更安全。"碳化硅3D打印是一項(xiàng)新技術(shù)，提供了新的可能性，但它也需要徹底的審查，以確保所得材料及其性能符合嚴(yán)格的核許可和監(jiān)管要求，"他說(shuō)。幸運(yùn)的是，橡樹(shù)嶺實(shí)驗(yàn)室的研究人員近年來(lái)在核反應(yīng)堆內(nèi)外廣泛測(cè)試了這些新型3D打印材料。事實(shí)上，3D打印對(duì)核工業(yè)來(lái)說(shuō)并不陌生。2017年，西門(mén)子成為第一家在核電站安裝3D打印部件的公司：斯洛文尼亞一家工廠使用的消防水泵的小型金屬部件。