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USNC購買Desktop Metal金屬3D打印機,用于新一代核燃料設計

3D打印動態(tài)
2022
03/10
21:28
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2022年3月10日,南極熊獲悉,超安全核公司(USNC)已經采用了兩臺Desktop Metal公司最新款的X系列粘合劑噴射3D打印機來開發(fā)核燃料棒。這款機器能夠打印碳化硅等先進材料,將成為促進新一代先進核反應堆中使用創(chuàng)新燃料設計的關鍵。

USNC核心部門的執(zhí)行副總裁KurtTerrani博士說:"粘結劑噴射是一種低成本、高產量、可靠的工藝,適用于我們復雜的批量生產,X系列機器的先進材料能力是我們燃料設計創(chuàng)新方法的基礎。"

△USNC公司的全陶瓷微膠囊燃料創(chuàng)新。圖片來自Desktop Metal。

USNC公司的增材制造應用

USNC是開發(fā)微反應器和核電技術的全球領導者,自今年年初以來,該公司對使用3D打印技術展現出越來越大的興趣。

1月,USNC公司宣布它已授權ORNL使用碳化硅和其他難熔金屬3D打印核反應堆部件的新方法。該技術將粘合劑噴射3D打印與化學蒸汽滲透工藝相結合,使復雜反應堆部件的制造比傳統(tǒng)方法更有效。

就在上周,USNC透露它將會把燃料制造(PFM)試點業(yè)務設在田納西州橡樹嶺的ORNL附近的一個8.7英畝的地方,以加強先進核燃料解決方案的開發(fā),包括使用3D打印。該工廠預計將在今年夏天投入使用,USNC和ORNL將繼續(xù)密切合作,將ORNL的增材制造技術商業(yè)化,并建立一個先進的核燃料供應鏈。

核能是清潔能源發(fā)電的一種形式,作為燃燒化石燃料的替代品,正受到越來越多的關注,根據ORNL教授Kathy McCarthy和Xin Sun的說法,3D打印核部件已經在這個領域產生了影響。

△USNC已經授權ORNL的新型增材制造方法來生產復雜的核反應堆部件。照片來自CarlosJones/ORNL。

桌面金屬 X系列產品的優(yōu)勢

2021年底,DesktopMetal公司以5.75億美元收購了ExOne公司,擴大了其粘合劑噴射組合。作為收購的一部分,ExOne的一些系統(tǒng)已被重新命名為 "X系列",即其InnoventX、X25Pro和X160Pro。

X系列由ExOne專利的Triple ACT先進壓實技術提供動力,用于在粘結劑噴射過程中對粉末進行分配、鋪展和壓實。這使各種粉末能夠結合在一起,并使打印機能夠加工金屬和陶瓷,如碳化硅,以制造功能性的精密零件。

碳化硅是一種功能陶瓷材料,具有良好的環(huán)境穩(wěn)定性,經常用于航空航天、裝甲、等離子體屏蔽和高溫應用。

USNC已經采用了X系列的兩個打印系統(tǒng),以提高將碳化硅材料轉化為可安全包圍核燃料粒子形狀的能力,這是其全陶瓷微膠囊(FCM)燃料創(chuàng)新技術的一個關鍵因素。這種方法被用于為USNC的微型模塊化反應堆(MMR)能源系統(tǒng)提供燃料,該系統(tǒng)以其可靠性和安全性而聞名。

Terrani說:"超安全核公司處于核燃料和反應堆設計的技術前沿,在安全和性能方面開拓了新的進展。為新一代的微反應堆提供動力,代表了美國和全世界零碳能源制造的一個分水嶺。"

在解釋FCM和MMR系統(tǒng)如何協(xié)同工作時,Terrani補充說:"我們已經創(chuàng)建了一個具有自我安全保障的反應堆設計,所以你不需要混凝土穹頂、禁區(qū)或大水庫,因為它本身是安全的。我們正在利用一種耐高溫的燃料,在我們反應堆系統(tǒng)的中心有多種固有的輻射釋放障礙。這就是超安全核電方法的本質"。

△DesktopMetal公司的InnoventX 3D打印機。照片來自DesktopMetal。

小尺寸的InnoventX已經安裝在猶他州鹽湖城的USNC工廠,該公司一直致力于在較大的X25Pro和X160Pro系統(tǒng)上擴大其下一代核燃料陣列。

Terrani說:"現在的增材制造方法種類繁多,但其中很大一部分都依賴于沉積過程中的高溫過程。通過熔化金屬顆粒,把它們連接在一起,但是高熔點的碳化不適合這種方法。粘合劑噴射技術是獨特的,因為它真正依賴于動力的物理特性,而且它基本上不會破壞材料的化學和相結構。因此,我們可以選擇高純度、高結晶度的碳化物原料粉末,核工業(yè)級粉末,然后形成這些真正復雜的幾何形狀,而這在以前是不可能的。"

除了這兩個新的X系列系統(tǒng),USNC將在今年晚些時候再增添兩臺機器,以進一步擴大其核燃料設計能力。

Desktop Metal公司聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Ric Fulop說:"推動增材制造的大規(guī)模應用需要能夠打印高性能材料的可擴展系統(tǒng),以實現最具創(chuàng)新性的應用。我們很自豪能夠將粘合劑噴射技術應用于USNC的實際生產當中,并在用增材制造解決方案解決全球規(guī)模的問題中發(fā)揮了一定的作用。"


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