用于核燃料制造的3D打印机

2022-03-11 16:26    核级碳化硅  3D打印机  核燃料

Ultra Safe Nuclear Corporation (USNC) 采用了两台来自增材制造技术公司 Desktop Metal 的 3D 打印机,以形成核级碳化硅,用于其创新的全陶瓷微封装 (FCM) 核燃料。


Ultra Safe Nuclear Corporation (USNC) 采用了两台来自增材制造技术公司 Desktop Metal 的 3D 打印机,以形成核级碳化硅,用于其创新的全陶瓷微封装 (FCM) 核燃料

FCM 燃料芯块包含 TRISO 颗粒 - 以蓝色显示 - 包裹在碳化硅中(图片:USNC)

这些打印机来自 Desktop Metal 的 X 系列粘合剂喷射系统。Desktop Metal 表示,USNC 计划在今年晚些时候再采用两台机器。

USNC 的 FCM 燃料 - 该公司打算在其微型模块化反应堆 (MMR) 中使用 - 包含包裹在碳化硅基质中的 TRISO(碳氧化铀三结构各向同性)燃料颗粒。根据 Desktop Metal 的案例研究,粘合剂喷射 3D 打印机的应用促进了制造燃料的关键步骤。

粘合剂喷射 3D 打印将粘合剂喷墨到粉末颗粒(如金属、沙子或陶瓷)中,以创建固体部件,一次一层薄薄,无需使用传统工艺陶瓷加工方法中使用的硬工具。此外,与沉积过程中依靠高温熔化金属颗粒以连接它们的 3D 打印工艺不同,整个过程是在低温下进行的:对于具有高熔点的碳化硅来说,这是一个重要的考虑因素。

直接从数字设计文件打印,无需工具,可以快速迭代设计,并能够创建无法以其他方式制造的独特形状。

“对于我们复杂的批量生产来说,粘合剂喷射是一种低成本、高产量、可靠的工艺,”USNC 核心部门执行副总裁 Kurt Terrani 说。“X 系列机器的先进材料能力是我们创新燃料设计方法的基础。”

小型 X 系列打印机 InnoventX 已安装在 USNC 位于犹他州盐湖城的设施中,并且核燃料矩阵已被开发用于在更大的 X25Pro 和 X160Pro 系统上扩大规模。

今年早些时候,UNSC 获得了橡树岭国家实验室 (Oak Ridge National Laboratory) 的 3D 打印工艺许可,该工艺使用粘合剂喷射打印结合化学气相渗透来制造耐火陶瓷碳化物。它还宣布,它计划于今年晚些时候在田纳西州橡树岭的一个试点制造工厂开始运营,其中原料铀粉末将被加工成 TRISO 燃料颗粒。

USNC 的 MMR 是一个 15 兆瓦热电、5 兆瓦电高温气冷反应堆,目前正在加拿大和美国获得许可。Global First Power 计划到 2026 年在加拿大的 Chalk River 实验室建造和运营 MMR 装置。



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