3D打印助力核電領域！

魔猴君  行業資訊   1110天前

導讀：如果我們談論核能，通常是在討論它是解決我們氣候變化問題的方法，但同時它還是一種危險技術。由于福島和其他核事故，核電總是與風險相關。目前有53座核電站在建。每個建造成本約為5到90億美元。在某些情況下，成本超支使成本估算翻了一番。現在隨著利率的上升，建造工廠的成本遠遠超過其他能源.。然而，總體而言，核能是一種非常高效的發電技術，它使各國的能源獨立，不依賴于天氣。目前大約有440座運行中的核反應堆，它們的維護也是一項重大業務。那么3D打印技術在核電領域能有什么作用呢？

核電領域的3D打印研究

●匹茲堡大學著眼于利用增材制造技術提高核能行業的制造效率。

●GE 和Hitachi在一個核電項目上進行了合作，以降低 AM 的成本。

●在普渡大學，研究人員正在嘗試3D打印微反應器。

●Desktop Metal的打印機還被用于為Ultra Safe Nuclear Corporation (USNC) 打印碳化硅部件 。

△葉輪；3D打印原型；以及由此產生的 3D 打印替換零件（圖片：西門子）

●西門子已在一個工作中的核電站上安裝了至少一個3D打印部件。這些部件于2017年首次為Slovenia的Kr?ko Nuclear Power Plant (NEK)制造，這些部件有助于降低維護成本。西門子的第一個部件是用于消防泵的直徑為108毫米的金屬葉輪。

●Westinghouse也有用于反應堆的3D打印組件。當零件昂貴且十分重要時，通過3D打印減少組裝步驟可以顯著降低成本。

●愛達荷州國家實驗室還研究了3D打印安全測試和鑒定設備，以便更快、更經濟地為核工業制造新零件。

△32783D，CFCT 化學家組：Andrew Breshears、Peter Kozak、Alex Brow

●阿貢國家實驗室的科學家使用3D打印來提高核燃料回收效率。科學家們相信，他們可以通過連續的ALSEP工藝回收高達 97%的核反應堆產生的用過的燃料。他們在設計中使用了很多3D打印部件，其中一些是在Formlabs桌面3D打印機上制作的。3D打印可提高流體運動的效率，并允許集成更多組件。

△這些燃料組件支架由 ORNL 與 Framatome 和田納西河谷管理局合作制造，是首批插入核電站的 3D 打印安全相關組件。

●ORNL 制造了用于TVA 核反應堆的部件。這些與Framatome合作制造的部件是有關安全的關鍵性部件。組件將燃料通道固定到沸水反應堆燃料組件，燃料通道環繞組件并引導冷卻劑通過燃料棒。ORNL 還使用了難熔金屬電子束熔化技術，以及采用化學氣相滲透 3D 打印方法的粘合劑噴射，用于反應堆組件的3D打印。此外，ORNL還使用DED制造核反應堆堆芯。

△用于核聚變試驗反應堆的3D打印部件

●在我國，研究人員正在使用粉末床熔融3D打印鋼聚變反應堆包殼部件。還有的企業正在尋求使用成分優化的陶瓷漿料優化核聚變反應堆的核心氚生產裝置，例如可以用 Admatec 或 Lithoz 制造。

△陶瓷漿料打印

在新一代聚變反應堆的開發中，3D打印可以發揮越來越大的作用。3D打印技術可以帶來很多優勢：

1. 比如零件整合、組裝成本更低。此外，更少的組裝步驟意味著更低的風險。消除了步驟也意味著消除了人為錯誤，緊固件、焊接、釬焊和膠水等產生的失效情況不再發生。

2. 可以通過制作高度復雜的內部通道來優化流體傳輸，實現引導流體的流動，可以減慢它的速度，加快它的速度，或者更有效地加熱和冷卻流體。也可以通過3D打印來減輕重量。因為我們在核反應堆中節省的每立方厘米空間意味著我們使用更少的鋼材和混凝土來包裹它。這會對建設項目產生巨大影響。在開發和制造新零件時，我們還可以節省資金。

3. 優化的表面形狀或部件特性也會對工廠的生命周期及其效率產生巨大影響。在目前存在的所有 440 家工廠中，老化部件的數量也很大。核電站和其他發電廠也有很多葉輪和渦輪機，3D打印特別適合制造這些部件。核能還使用了許多難以通過固化工藝制造的硬質材料，以及大量通常難以制造的材料。整體來看，3D打印在核工業領域的應用還是較少，核工業領域是目前被忽視的一個領域，應該得到更多的關注！

來源：https://www.3ddayin.net/xinwenpindao/shichangyanjiu/42626.html