研究人員利用Nano Dimension 3D打印技術(shù)增強(qiáng)核廢料管理能力

2025年2月28日，南極熊獲悉，由曼徹斯特大學(xué)衍生的公司Aletheia Imaging Solutions與德國SKZ研究機(jī)構(gòu)合作，利用增材制造技術(shù)改善核廢料管理。早些時(shí)候，Aletheia接受了首爾國立大學(xué)核能研究所的委托，負(fù)責(zé)開發(fā)3D校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)件，以提高X射線CT掃描數(shù)據(jù)的測(cè)量準(zhǔn)確性。這種無損評(píng)估（NDE）過程可以評(píng)估廢物形式的狀態(tài)，即封裝和固定放射性核廢料的固體材料。

△Nano Dimension的Fabrica 2.0 3D打印機(jī)

此前，使用地質(zhì)聚合物、石英玻璃和氧化鋁來制造小型參考組件時(shí)，由于表面缺陷導(dǎo)致失敗。因此，Aletheia聯(lián)合SKZ，利用Nano Dimension的Fabrica 2.0 3D打印機(jī)，制作了原型并生產(chǎn)出低成本、高分辨率的校準(zhǔn)基準(zhǔn)，從而確保了非破壞性評(píng)估（NDE）結(jié)果的準(zhǔn)確性。

Aletheia聯(lián)合創(chuàng)始人兼科學(xué)總監(jiān)Samuel Johnston表示：“我們對(duì)計(jì)劃的進(jìn)展和成果感到滿意。Aletheia、SKZ和Nano Dimension已經(jīng)在推動(dòng)這一激動(dòng)人心的項(xiàng)目的實(shí)際應(yīng)用方面發(fā)揮了作用，并將繼續(xù)這樣做�！�

△Aletheia Imaging Solutions的3D校準(zhǔn)目標(biāo)之一

微型3D打印優(yōu)化核廢料管理

Aletheia Imaging Solutions，成立于2021年，是一家專注于工業(yè)計(jì)量的公司，專注于開發(fā)用于驗(yàn)證非破壞性檢測(cè)（NDE）中X射線掃描準(zhǔn)確性的測(cè)試對(duì)象。首爾國立大學(xué)的核能研究團(tuán)隊(duì)尋求Aletheia的幫助，以提升研究團(tuán)隊(duì)廢物形態(tài)檢測(cè)的NDE準(zhǔn)確性。

放射性廢物的安全儲(chǔ)存和控制至關(guān)重要，直到它的輻射水平降至更安全的范圍。為解決這個(gè)問題，首爾的科學(xué)家們正在開發(fā)基于地質(zhì)聚合物的新型廢物形式，旨在固定放射性碳-14。這些結(jié)構(gòu)需要通過基于X射線的NDE方法進(jìn)行檢查和驗(yàn)證。通過結(jié)合具有精確、預(yù)定尺寸的空間分辨率目標(biāo)，可以優(yōu)化X射線CT掃描的準(zhǔn)確性，從而允許研究人員和工程師更有效地校準(zhǔn)測(cè)試系統(tǒng)，并獲得更可靠的結(jié)果。

△Nanofabrica的微尺度3D打印技術(shù)示意

為滿足這些需求，Aletheia與SKZ合作制造了測(cè)試件，以幫助驗(yàn)證X射線CT掃描的準(zhǔn)確性，并評(píng)估它們對(duì)廢物中微小缺陷或損壞的檢測(cè)能力。SKZ自2011年成立以來，一直在增材生產(chǎn)領(lǐng)域積累專業(yè)知識(shí)，并利用Fabrica 2.0制造了這些目標(biāo)基準(zhǔn)的塑料迭代。這款高分辨率DLP 3D打印機(jī)最初被稱為Fabrica Tera 250，后于2021年4月被Nano Dimension收購。

2023年1月，SKZ購置了具有1.9微米分辨率的系統(tǒng)，使它能夠以低成本制作原型設(shè)計(jì)并微調(diào)參數(shù)，從而提高了目標(biāo)的質(zhì)量和尺寸精度。Nano Dimension表示，3D打印技術(shù)使團(tuán)隊(duì)能夠根據(jù)不斷變化的客戶需求快速調(diào)整測(cè)試部件的設(shè)計(jì)。進(jìn)一步的改進(jìn)有望提高尺寸保真度和幾何精度，以支持更廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景。

最終，通過這個(gè)項(xiàng)目，團(tuán)隊(duì)成功利用X射線CT掃描揭示了基于偏高嶺土的地質(zhì)聚合物廢物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。首爾國立大學(xué)的研究人員強(qiáng)調(diào)了非破壞性技術(shù)在評(píng)估結(jié)構(gòu)完整性方面的重要性，并認(rèn)為這項(xiàng)研究為未來NDE應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

盡管最初為學(xué)術(shù)研究設(shè)計(jì)，Nano Dimension認(rèn)為這項(xiàng)技術(shù)具有廣泛的應(yīng)用潛力，特別是在放射性廢物容器的工業(yè)評(píng)估方面。這項(xiàng)合作展示了3D打印技術(shù)在解決復(fù)雜工業(yè)問題中的重要性，尤其是在提高核廢料管理的安全性和效率方面。