研究人員利用Nano Dimension 3D打印技術(shù)增強核廢料管理能力

2025年2月28日，南極熊獲悉，由曼徹斯特大學(xué)衍生的公司Aletheia Imaging Solutions與德國SKZ研究機構(gòu)合作，利用增材制造技術(shù)改善核廢料管理。早些時候，Aletheia接受了首爾國立大學(xué)核能研究所的委托，負責(zé)開發(fā)3D校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)件，以提高X射線CT掃描數(shù)據(jù)的測量準(zhǔn)確性。這種無損評估（NDE）過程可以評估廢物形式的狀態(tài)，即封裝和固定放射性核廢料的固體材料。

△Nano Dimension的Fabrica 2.0 3D打印機

此前，使用地質(zhì)聚合物、石英玻璃和氧化鋁來制造小型參考組件時，由于表面缺陷導(dǎo)致失敗。因此，Aletheia聯(lián)合SKZ，利用Nano Dimension的Fabrica 2.0 3D打印機，制作了原型并生產(chǎn)出低成本、高分辨率的校準(zhǔn)基準(zhǔn)，從而確保了非破壞性評估（NDE）結(jié)果的準(zhǔn)確性。

Aletheia聯(lián)合創(chuàng)始人兼科學(xué)總監(jiān)Samuel Johnston表示：“我們對計劃的進展和成果感到滿意。Aletheia、SKZ和Nano Dimension已經(jīng)在推動這一激動人心的項目的實際應(yīng)用方面發(fā)揮了作用，并將繼續(xù)這樣做?！?br />

△Aletheia Imaging Solutions的3D校準(zhǔn)目標(biāo)之一

微型3D打印優(yōu)化核廢料管理

Aletheia Imaging Solutions，成立于2021年，是一家專注于工業(yè)計量的公司，專注于開發(fā)用于驗證非破壞性檢測（NDE）中X射線掃描準(zhǔn)確性的測試對象。首爾國立大學(xué)的核能研究團隊尋求Aletheia的幫助，以提升研究團隊廢物形態(tài)檢測的NDE準(zhǔn)確性。

放射性廢物的安全儲存和控制至關(guān)重要，直到它的輻射水平降至更安全的范圍。為解決這個問題，首爾的科學(xué)家們正在開發(fā)基于地質(zhì)聚合物的新型廢物形式，旨在固定放射性碳-14。這些結(jié)構(gòu)需要通過基于X射線的NDE方法進行檢查和驗證。通過結(jié)合具有精確、預(yù)定尺寸的空間分辨率目標(biāo)，可以優(yōu)化X射線CT掃描的準(zhǔn)確性，從而允許研究人員和工程師更有效地校準(zhǔn)測試系統(tǒng)，并獲得更可靠的結(jié)果。

△Nanofabrica的微尺度3D打印技術(shù)示意

為滿足這些需求，Aletheia與SKZ合作制造了測試件，以幫助驗證X射線CT掃描的準(zhǔn)確性，并評估它們對廢物中微小缺陷或損壞的檢測能力。SKZ自2011年成立以來，一直在增材生產(chǎn)領(lǐng)域積累專業(yè)知識，并利用Fabrica 2.0制造了這些目標(biāo)基準(zhǔn)的塑料迭代。這款高分辨率DLP 3D打印機最初被稱為Fabrica Tera 250，后于2021年4月被Nano Dimension收購。

2023年1月，SKZ購置了具有1.9微米分辨率的系統(tǒng)，使它能夠以低成本制作原型設(shè)計并微調(diào)參數(shù)，從而提高了目標(biāo)的質(zhì)量和尺寸精度。Nano Dimension表示，3D打印技術(shù)使團隊能夠根據(jù)不斷變化的客戶需求快速調(diào)整測試部件的設(shè)計。進一步的改進有望提高尺寸保真度和幾何精度，以支持更廣泛的應(yīng)用場景。

最終，通過這個項目，團隊成功利用X射線CT掃描揭示了基于偏高嶺土的地質(zhì)聚合物廢物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。首爾國立大學(xué)的研究人員強調(diào)了非破壞性技術(shù)在評估結(jié)構(gòu)完整性方面的重要性，并認為這項研究為未來NDE應(yīng)用奠定了堅實的基礎(chǔ)。

盡管最初為學(xué)術(shù)研究設(shè)計，Nano Dimension認為這項技術(shù)具有廣泛的應(yīng)用潛力，特別是在放射性廢物容器的工業(yè)評估方面。這項合作展示了3D打印技術(shù)在解決復(fù)雜工業(yè)問題中的重要性，尤其是在提高核廢料管理的安全性和效率方面。