USNC已授權(quán)ORNL使用增材制造生產(chǎn)核反應(yīng)堆組件，3D打印又邁出了重要的一步

南極熊導(dǎo)讀：美國超安全核公司(USNC)授權(quán)橡樹嶺國家實驗室(ORNL)利用增材制造技術(shù)為核反應(yīng)堆生產(chǎn)復(fù)雜的核心部件，ORNL的3D打印技術(shù)將使該公司能夠更有效地制造碳化硅組件，擁有傳統(tǒng)制造無法實現(xiàn)的復(fù)雜幾何形狀能力。

南極熊獲悉，2022年1月美國超安全核公司(USNC)宣布將試點燃料制造(PFM)業(yè)務(wù)設(shè)在田納西州橡樹嶺，位于美國能源部(DoE)橡樹嶺國家實驗室(ORNL)附近。

△USNC已授權(quán)ORN使用增材制造生產(chǎn)復(fù)雜的核反應(yīng)堆組件。照片來自 Carlos Jones/ORNL

加快核燃料解決方案和開發(fā)
USNC的新設(shè)施將充分利用ORNL和美國能源部國家核安全管理局的Y-12（國家安全綜合體）的專業(yè)人才，及在增材制造技術(shù)的幫助下，加快先進核燃料解決方案的開發(fā)。

Y-12簡介，為確保美國的核武器威懾能力。負責(zé)檢索和儲存核材料，為美國海軍反應(yīng)堆提供燃料，并為其他政府和私營部門實體提供補充工作。

USNC“我們從田納西州社區(qū)與經(jīng)濟發(fā)展部以及田納西河谷管理局獲得的大力支持，因此我們的PFM設(shè)施選址在橡樹嶺。”

△用于Framatome反應(yīng)堆燃料組件的ORNL 3D打印通道緊固件。照片來自Framatome

受益于ORNL的能力
USNC總部位于西雅圖，是微反應(yīng)堆和核電技術(shù)開發(fā)的全球領(lǐng)導(dǎo)者。今年1月，該公司宣布已授權(quán)ORNL使用新技術(shù)將碳化硅等難熔金屬3D打印成核反應(yīng)堆組件。

ORNL的技術(shù)將粘合劑噴射3D打印技術(shù)與化學(xué)氣相滲透工藝相結(jié)合，可以更有效地制造更復(fù)雜的反應(yīng)器組件。在獲得該方法的許可后，USNC的目標是通過增材制造技術(shù)，為核反應(yīng)堆開發(fā)和部署更安全、更有商業(yè)競爭力的發(fā)電設(shè)備。

USNC使用耐高溫陶瓷碳化硅制造其核反應(yīng)堆核心部件，用這種材料加工反應(yīng)堆部件工期短且成本低廉。ORNL的3D打印方法將使該公司能夠高效生產(chǎn)核能碳化硅組件，并且擁有傳統(tǒng)制造方法無法生產(chǎn)的幾何形狀能力。

3D打印邁出了重要的一步
根據(jù)ORNL教授Kathy McCarthy和Xin Sun的說法，3D打印核組件的認證和資質(zhì)是該技術(shù)未來發(fā)展的關(guān)鍵因素，USNC對ORNL增材制造的許可，標志著該技術(shù)在核領(lǐng)域向前邁出了重要的一步。

△燃料組件支架是第一個插入核電站的3D打印件。圖片來自美國能源部 Fred List/ORNL

“作為清潔、可靠核能的國家領(lǐng)導(dǎo)者，田納西州在為美國提供動力和推動我們的經(jīng)濟方面發(fā)揮著重要作用，”田納西州州長Bill Lee說�！拔覀兏呒寄艿目萍既瞬�、強大的商業(yè)環(huán)境和當?shù)貎?yōu)勢使橡樹嶺成為USNC的首選地點�！�

該工廠預(yù)計將于今年夏天投入運營，主要專注于制造TRISO涂層燃料顆粒和USN專有的全陶瓷微封裝(FCM)核燃料。PFM設(shè)施將能夠?qū)⒃�料鈾粉末加工成TRISO燃料顆粒，以生產(chǎn)數(shù)公斤的FCM燃料。

早些時候，為實現(xiàn)這些目標ORNL在DoE開發(fā)并嘗試了多種制造技術(shù)，其中就包括早些時候從ORNL獲得許可的3D打印工藝。

最終3D生產(chǎn)出的組件通過相關(guān)技術(shù)測試，制造出的核電站3D打印組件將被用于新的生產(chǎn)設(shè)施中，以滿足為USNC的微型模塊化反應(yīng)堆(MMR)和其他陸地和空間能源系統(tǒng)提供燃料的需求。

USNC 已在新的 PFM 設(shè)施上投資了超過 1200 萬美元，預(yù)計還將提供更多資金。新工廠預(yù)計將在其運營的頭兩年內(nèi)創(chuàng)造30多個高技能工作崗位。