美橡樹嶺國家實驗室開發(fā)出3D打印的核反應堆堆芯原型

來源：cnBeta

美國能源部所屬的橡樹嶺國家實驗室（ORNL）開發(fā)了一個3D打印的核反應堆堆芯原型，其“轉型挑戰(zhàn)反應堆（TCR）示范計劃”的最終目標是在2023年之前，用更少的部件制造出一個先進的、全尺寸的3D打印反應堆，并集成傳感器和控制裝置。

根據(jù)世界核能協(xié)會的數(shù)據(jù)，美國有98座核反應堆，分布在30個州，在不產(chǎn)生碳排放的情況下，提供全美20%的能源供應。不幸的是，大多數(shù)反應堆都是基于半個世紀以來的老技術，過去20年里只建造了一個新的反應堆，許多反應堆在未來20年內(nèi)隨著許可證到期而面臨退役。

替換這些反應堆將是非常困難和昂貴的，原因有很多，但最大的原因是，美國的商業(yè)反應堆歷來都是大型的土木工程項目，采用一次性設計，從設計、開發(fā)、建造、演示、測試、獲得官方批準到上線需要幾十年的時間。

TCR示范項目的任務是通過發(fā)揮高溫3D快速打印技術的優(yōu)勢，結合先進的材料和21世紀的反應堆設計，在大幅降低成本的同時加快這一進程。據(jù)ORNL稱，這已經(jīng)促成了為期3個月的“沖刺”，制作出了反應堆堆芯原型。

“在過去幾個月里，我們一直在積極發(fā)展能力使這個計劃成為現(xiàn)實，我們的努力已經(jīng)證明，這項技術已經(jīng)準備好了3D打印核反應堆堆芯的演示。”TCR示范項目技術總監(jiān)Kurt Terrani說。“目前的核電形勢十分嚴峻。這是一項基礎性的努力，可以為核工業(yè)界的快速創(chuàng)新打開閘門。”

“整個TCR的概念之所以能夠實現(xiàn)，是因為快速成型制造工藝技術的重大進步。通過使用3D打印技術，我們可以使用過去幾十年來核工業(yè)界無法利用的技術和材料。這包括用于近乎自主控制的傳感器和數(shù)據(jù)庫，以及一種新的加速鑒定方法，這將使整個核工業(yè)界受益。”

該計劃目前正在利用制造過程中的持續(xù)監(jiān)測和人工智能來完善原型機的設計，以評估材料和性能。ORNL表示，如果這項技術能夠成功，將迅速改變核能產(chǎn)業(yè)。

下面的視頻顯示的是正在打印的核反應堆堆芯原型。