BWXT和OAK RIDGE宣布3D打印核反应堆组件的开发

领先的核燃料组件供应商BWX Technologies（BWXT）与橡树岭国家实验室（Oak Ridge National Laboratory）一起宣布了一项新的增材制造技术的开发进展，该技术专门用于生产反应堆部件。

现在，该工艺适用于高温合金和难熔金属，这对于先进核反应堆的安全运行至关重要。通过提供3D打印此类组件的方法，我们的想法是可以快速部署这些组件，并具有增材制造的所有环境和设计优势。

BWXT核服务集团总裁肯·坎普林（Ken Camplin）表示：“我们在BWXT拥有一支独特的工程师和设计师团队。他们的工作将使高级反应堆开发人员更容易向前迈进，应对许多这些设计固有的关键技术挑战。”

BWXT打印的反应堆堆芯组件样品3D。通过BWXT拍摄。

3D打印核组件

BWXT认为3D打印具有“行业变革”的潜力，因为它使工程师能够设计组件而无需担心常规制造的几何约束。合作伙伴最近证明了该技术在3D打印镍基超级合金和难熔金属基合金中的能力，同时实现了复杂几何形状的组件级认证。

该公司最初于2018年对技术本身进行了验证，当时该技术成功参加了美国能源部的先进核技术开发成本分摊计划。现在，经过验证的材料和零件可作为过去两年技术进步的明显标志，为提供改进的热性能，增加的安全裕度和耐事故质量的组件铺平了道路。

优化且价格合理的核芯

根据BWXT的介绍，使用耐火金属芯部件可以帮助使芯出口温度达到2700 °F（或1482°C），并且工厂的整体效率达到惊人的50％。该公司还表示，最近的材料开发确实可以通过对事故容错组件的重新设计，对该国目前的活动反应堆船队产生直接影响。

新技术还具有成本优势。通过提高功率输出和单个零件的使用寿命，整个系统在维护和修理方面的需求将减少。原型设计过程也应该更具成本效益，因为无需过多投入就可以即时进行设计迭代。

能源部先进反应堆示范计划（ARDP）的提案中最近概述了该技术还可以如何降低制造风险的细节。用能源部的话来说，ARDP据报道将“通过与美国工业界分担成本的伙伴关系，加快先进反应堆的示范。通过迅速开发具有广阔前景的先进反应堆，我们可以扩大获得清洁能源的机会，并在失去关键基础设施和供应链功能之前利用市场机会。”

Oak Ridge原型反应堆之一的3D打印组件。图片来自Britanny Cramer / ORNL /美国能源部。

作为其“转型挑战反应堆（TCR）演示计划”的一部分，橡树岭还宣布，将于今年早些时候使用DED技术开发3D打印核反应堆堆芯。该实验室已经改进了微反应器的设计，并建立了鉴定方法来确认3D打印组件的一致性和可靠性。

此外，普渡大学（Purdue University）最近还从能源部获得了80万美元的赠款，作为TCR的主要贡献者。普渡大学的工程师将特别参与新型人工智能模型的开发，以确保微反应器关键组件的核级质量。