Успешное испытание в Оук-Ридже знаменует собой шаг к более быстрой и дешевой 3D-печати важнейших компонентов ядерного реактора.
Исследователи ORNL использовали систему лазерной порошковой печати для 3D-печати капсул из нержавеющей стали марки 316H для использования в экспериментах по облучению.
Национальная лаборатория Оук-Ридж
Ученые из Национальной лаборатории Оук-Ридж при Министерстве энергетики США открыли новую веху в ядерных исследованиях, успешно запустив напечатанные на 3D-принтере капсулы из нержавеющей стали внутри одного из самых мощных в мире реакторов, доказав, что они могут выдерживать высокую температуру.
Группа испытала две экспериментальные капсулы на лабораторном реакторе с высоким потоком изотопов (HFIR) — установке, известной тем, что она обеспечивает одну из самых высоких в мире сред с потоком нейтронов.
Эти капсулы, изготовленные из нержавеющей стали 316H, предназначены для хранения образцов материалов во время экспериментов по облучению.
Печать деталей, ограничения по тестированию
Выполняя функции как барьера давления, так и защитного барьера, капсулы помогают исследователям изучать, как различные материалы реагируют на интенсивные ядерные условия, что является важнейшей частью проверки компонентов для использования в реакторах.
Для изготовления капсул на производственном демонстрационном объекте в Оук-Ридже была использована система лазерной порошковой печати на 3D-принтере деталей из нержавеющей стали.
Этот особый тип стали ценится за свою жаропрочность, стойкость к коррозии и радиации, а также за доказанные эксплуатационные характеристики, соответствующие ядерным стандартам.
После печати капсулы были собраны и аттестованы группой инженеров-радиологов ORNL, а затем подвергнуты месячному периоду облучения в HFIR.
Капсулы были извлечены полностью неповрежденными, что стало важным шагом на пути к демонстрации того, что компоненты, изготовленные методом аддитивного производства, могут соответствовать строгим стандартам безопасности, предъявляемым к ядерным объектам.
Успешное испытание открывает путь для разработки и производства будущих ядерных компонентов с использованием аддитивного производства.
«Демонстрируя надежность этих печатных компонентов, мы смотрим в будущее, в котором аддитивное производство может стать стандартной практикой при изготовлении других критически важных деталей реактора», — сказал Райан Дехофф, директор MDF в ORNL.
От порошка к силе
HFIR обеспечивает один из самых высоких в мире потоков нейтронов, что позволяет исследователям испытывать и оценивать качество топлива и материалов в условиях, подобных условиям ядерного реактора.
Изготовление и квалификация экспериментальных капсул для облучения образцов топлива и материалов — дорогостоящий и трудоемкий процесс, требующий специальных материалов и конструкций.
Используя аддитивное производство, группа исследователей намерена оптимизировать традиционно дорогостоящий и трудоемкий процесс.
«Исследовательским сообществам, занимающимся ядерными материалами и топливом, предлагается оценить передовые реакторные технологии, способные выдерживать очень суровые условия. Аддитивное производство расширит набор инструментов моей группы для разработки инновационных экспериментов, отвечающих этой критической потребности», — сказал Ричард Ховард, руководитель группы в Отделении ядерной энергетики и топливного цикла ORNL.
Для изготовления индивидуальных экспериментальных капсул обычно требуются специализированные материалы и длительные сроки изготовления. 3D-печать позволяет сократить время и затраты, открывая путь для более быстрых инноваций в исследованиях ядерных материалов и топлива.
Работа спонсировалась программой «Передовые материалы и производственные технологии» Министерства энергетики США.
HFIR действует в качестве пользовательского объекта Управления науки Министерства энергетики США, в то время как Демонстрационный производственный центр является частью национального консорциума, деятельность которого направлена на трансформацию производственных возможностей США.
Sourse: interestingengineering.com
