粘結(jié)劑噴射3D打印技術(shù)推進(jìn)核能源技術(shù)利用

導(dǎo)讀：雖然全球需要幾十年的時(shí)間和大量的變革才能擺脫對(duì)化石燃料的依賴,，但這種轉(zhuǎn)變正在進(jìn)行中,，核能就屬于可替代能源的其中之一,。

然而，為促進(jìn)裂變能源更為廣泛的應(yīng)用,，核技術(shù)亟需重大進(jìn)展,。這就是為什么超安全核公司已經(jīng)為其位于田納西州橡樹嶺的試點(diǎn)燃料制造（PFM）設(shè)施剪彩，以制造用于微型模塊化反應(yīng)堆（MMR）能源系統(tǒng)的燃料,。

超安全公司的試點(diǎn)燃料制造設(shè)施

2022年8月23日,，南極熊獲悉，這家總部位于西雅圖的公司為其位于東田納西州科技園（ETTP）的新廠區(qū)舉行了盛大的開幕儀式,，該廠區(qū)的設(shè)計(jì)和建造僅用了12個(gè)月,。出席會(huì)議的有田納西州副州長蘭迪-麥克納利、國會(huì)議員查克-弗萊施曼（TN-03）,、核能助理部長凱瑟琳-赫夫博士,，以及參議員瑪莎-布萊克本和比爾-哈格蒂辦公室的代表。到目前為止,，該行動(dòng)已經(jīng)創(chuàng)造了40多個(gè)技術(shù)工作崗位,。

△超安全核公司在田納西州橡樹嶺的試驗(yàn)燃料制造廠的剪彩儀式,。圖片由超安全核公司提供

Desktop Metal公司的粘合劑噴射3D打印是該公司核燃料的關(guān)鍵,。使用橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室授權(quán)的技術(shù)，超安全核公司為其核燃料3D打印出耐輻射,、耐熱的碳化硅外殼,，由TRi-structural ISOtropic（TRISO）涂層的燃料顆粒組成。這種全陶瓷微膠囊（FCM）燃料與氦氣冷卻相結(jié)合,，旨在最大限度地保證核能源地安全使用,。

PFM使用相同的生產(chǎn)規(guī)模模塊來制造TRISO和FCM燃料，這些模塊將進(jìn)入超安全核公司未來的商業(yè)燃料制造設(shè)施,。該放射基地能夠制造出多公斤質(zhì)量的FCM,，用于測試和鑒定。在此過程中,，PFM 將為其未來的商業(yè)燃料制造工廠梳理制造模塊,。

△超安全核電公司已經(jīng)授權(quán)使用一種新的方法來3D打印用于核反應(yīng)堆設(shè)計(jì)的高抗性部件。USNC執(zhí)行副總裁Kurt Terrani（原ORNL）說,，這種新方法將使該公司能夠更有效地制造具有所需復(fù)雜形狀的部件,。Credit: Carlos Jones/ORNL, U.S. Dept. of Energy

超安全核公司執(zhí)行副總裁Kurt Terrani博士說："很高興讓PFM在橡樹嶺啟動(dòng)和運(yùn)行，這里有獨(dú)特的合格的核能源操作員和承包商社區(qū)。我們特別選擇了這個(gè)地方,，我們得到了支持,，以這樣的質(zhì)量和關(guān)懷水平，在積極的時(shí)間表和預(yù)算內(nèi)建立了這個(gè)首創(chuàng)的設(shè)施,，這真是太了不起了,。"

石油峰值時(shí)代的3D打印

我們現(xiàn)在處于一個(gè)廣泛的使用新技術(shù)的時(shí)代，以從剩余的可獲得的化石燃料供應(yīng)中榨取能源,。正如MattKremenetsky所指出的,，這意味著增材制造（AM）將成為實(shí)現(xiàn)這種擠壓所需效率的主要技術(shù)。

△圖片來源：USNC

同時(shí),，核能和其他能源正在介入,，增材制造也在其發(fā)展的基礎(chǔ)上發(fā)揮著作用。2017年,，西門子在一個(gè)核反應(yīng)堆中安裝了一個(gè)3D打印部件,，這推動(dòng)了西屋公司采取類似的舉措。在俄羅斯,，俄羅斯國家原子能公司（Rosatom）的子公司RusAT正在探索將3D打印用于核電部件,。而且，ORNL與法國核公司Framatome合作,，展示了3D打印核反應(yīng)堆部件的能力,。

超安全核能公司預(yù)計(jì)其第一批示范機(jī)組將于2024年開始供電，首先在加拿大安大略省的加拿大原子能有限公司的Chalk River實(shí)驗(yàn)室園區(qū),。MMRs具有5-10兆瓦的電力和15-30兆瓦的熱能,，被認(rèn)為可以作為一系列反應(yīng)堆連接在一起進(jìn)行一次能源生產(chǎn)或作為可再生能源的備份進(jìn)行部署。