QUESTEK设计用于核反应堆的新型3D打印合金
宣布时间：
2023-11-15 12:31
美国能源部（DoE）授予盘算质料设计专家QuesTek Innovations 110万美元的小型企业立异研究（SBIR）第二阶段资金。该公司将使用这笔资金来设计和鉴定新型质料和3D打印工艺，特别是用于未来核反应堆的开发。
QuesTek希望II期项目将爆发一种具有本钱效益的冷喷涂添加剂制造要领，并接纳新型兼容的耐火合金。这些耐火合金将用作经过ASME认证的结构质料的外貌层，从而为核反应堆提供提高的耐腐化性和温度稳定性。该公司还与3D打印质料开发商Solvus Global和Cal Poly Pomona的Vilupanur Ravi教授相助，以利用质料专业知识来支持该项目。
QuesTek首席研究员卢品博士解释说：“冷喷涂是最有效，最经济的涂层技术之一，可以大大延长下一代核反应堆的使用寿命。我们很兴奋有这个时机将我们久经考验的盘算质料设计要领应用于新颖的高性能冷喷涂耐火质料设计，从而提高经济可行性和未来清洁能源的性能。”
QuesTek以前已经开发了一种用于粉末床熔合的高温铝合金。图片来自QuesTek。
熔融盐反应堆
该项目涉及称为熔盐反应堆（MSR）的一类很是特殊的核裂变反应堆。 MSR的特殊之处在于它们使用熔融盐混淆物作为主要燃料和/或核冷却剂。与通常在很是高的压力下运行的典范轻水反应堆差别，MSR可以在大气压下运行。这意味着它们通常更小，更自制，更宁静，因为灾难性爆炸的危害降低了。
MSR的另一个要害特征是它们不释放放射性裂变气体，因为它们自然吸收到熔融盐中。据报道，这消除了周围土地污染的危害，而这关于野生动植物和人类而言都是一个重大的宁静隐患。不幸的是，用于MSR的经ASME认证的质料通常缺乏耐盐腐化性能，从而限制了其在恒久清洁能源应用中的潜力。因此，需要耐腐化涂层-QuesTek面临的挑战。
橡树岭国家实验室开发的熔融盐反应堆。图片来自橡树岭国家实验室。
耐火合金和冷喷涂
作为该项目第一阶段的一部分，QuesTek已经使用其集成盘算质料工程（ICME）技术设计了一套钼基合金。该质料已在冷喷涂3D打印试验中进行了测试，乐成地涂覆了316不锈钢结构并提高了其耐熔盐腐化性能。现在，该公司将运用其技术来探索其他涉及铌，钨，钽等的难熔合金设计。Solvus Global的联合首创人兼首席执行官Aaron Birt博士增补说：“进一步开发通过冷喷涂施加的功效梯度涂料将增进要害技术的商业化。这个项目团队结合了乐成地将质料解决计划从实验室转移到工业领域所需的所有要害方面，从建模到大规模生产。我们期待继续加入项目，并准备向核工业大规模提供这种质料解决计划。”
核能领域的3D打印
随着金属3D打印和质料研究的进步，增材制造正在核应用中获得越来越多的使用。今年早些时候，来自韩国原子能研究所3D的科学家打印出了一种具有足够阻力特性的大型宁静阀，使其能够在核反应堆中使用。通过将3D打印和CNC加工相结合，该团队能够制造30kg的水龙头，并配备了一套庞大的内部冷却通道，使其抵达了“ 1级”核宁静品级。
在其他地方，普渡大学此前已从美国能源部获得了80万美元的赠款，以加速3D打印核反应堆堆芯的开发。该项目由橡树岭国家实验室（Oak Ridge National Laboratory）牵头，旨在利用定向能量沉积（DED）技术在2023年之前建成并推出全球首个3D打印微型反应器。
