西屋公司將在2018年安裝首個(gè)3D打印的反應(yīng)堆部件

3D打印技術(shù)正在越來越多地貫穿整個(gè)電力行業(yè)，核能是一個(gè)重要的發(fā)展領(lǐng)域。繼續(xù)這一趨勢(shì)，商用核反應(yīng)堆中首款3D打印燃料組件將在2018年秋季安裝。西屋公司將是實(shí)現(xiàn)這一3D打印的里程碑的公司，目前在美國能源部的支持下正在研究各種不同的增材制造過程。據(jù)南極熊了解，我國壓在2016年底，中國核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院與南方增材科技有限公司合作，通過自主研發(fā)的重型金屬構(gòu)件電熔增材制造（3D打?。┘夹g(shù)成功制造出了ACP100反應(yīng)堆壓力容器筒體試件。

西屋公司目前正計(jì)劃在商業(yè)核反應(yīng)堆中安裝由AM 316L不銹鋼和非AM 304制成的頂針堵塞裝置。斯洛文尼亞的Krsko核電站最近安裝了一個(gè)3D打印部件，西門子公司用一種3D打印技術(shù)制造了替代一個(gè)過時(shí)的防火泵。GE Hitachi在這方面也一直很活躍，領(lǐng)導(dǎo)一個(gè)項(xiàng)目，將舊部件換成3D打印替代品，以保持工廠運(yùn)轉(zhuǎn)。

西屋公司正計(jì)劃使用3D打印技術(shù)，不僅要取代過時(shí)的元件設(shè)計(jì)，還要為下一代核電站的反應(yīng)堆生產(chǎn)原型和燃料部件。目前正在嘗試使用AM鑄造模具生產(chǎn)安全相關(guān)的鑄件，包括更換大型支架和電動(dòng)機(jī)軸承座。研究希望證明3D打印過程可以用來減少許多鑄件的成本和生產(chǎn)時(shí)間，包括閥體和管道的連接部分。3D打印方法的靈活性也使得設(shè)計(jì)人員能夠制造出更復(fù)雜的鑄件，這在傳統(tǒng)的砂型鑄造中是不可能的。

能源部對(duì)西屋公司的支持可以追溯到去年，當(dāng)時(shí)美國能源部向西屋公司撥款800萬美元，用于幾個(gè)重點(diǎn)推進(jìn)創(chuàng)新技術(shù)的研發(fā)項(xiàng)目，其中包括為期三年的核原料粉末床融合增材制造工藝。2017年7月，美國能源部再次向西屋公司撥出83萬美元的聯(lián)邦資金，用于研究通過輕水反應(yīng)堆（LWR）增材制造工藝生產(chǎn)的鋯合金的中子輻射效應(yīng)。

根據(jù)西屋公司先進(jìn)制造專家Clint Armstrong的說法，3D打印技術(shù)可以將替換反應(yīng)器部件的制造成本降低一半。他說：“對(duì)于某些替代鑄件，使用目前AM鑄造模具和相關(guān)的鑄造工藝的成本估算，這些成本和交貨時(shí)間減少估計(jì)看來仍然是合適的?！弊柚笰M更廣泛實(shí)施的主要障礙是這些工藝所使用的許多材料缺乏性能數(shù)據(jù)。“合格AM材料的主要挑戰(zhàn)是基于原料材料的材料性能和總體部件質(zhì)量的可變性，AM工藝參數(shù)和零件幾何形狀......為了解決這個(gè)問題，大多數(shù)用戶正在打印多個(gè)零件進(jìn)行破壞性測試，以及多個(gè)帶有生產(chǎn)零件的測試樣品?！彼f。

為了加快速度，讓3D打印革命在核工業(yè)中獲得一些動(dòng)力，西屋目前正在與電力研究院（EPRI）、橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室的制造演示設(shè)施、田納西大學(xué)和勞斯萊斯大學(xué)合作，開發(fā)“在線監(jiān)測和集成計(jì)算材料工程過程”，以減少AM的鑒定過程。美國核管理委員會(huì)（NRC）的官員最近還與來自行業(yè)和研究界的核電AM支持者會(huì)面，討論標(biāo)準(zhǔn)化程序，并計(jì)劃于11月下旬在華盛頓舉行為期兩天的研討會(huì)。

來源：賢集網(wǎng)  
延伸閱讀：
我國首個(gè)核反應(yīng)堆壓力容器3D打印試件面世