普渡大学获美能源部80万美元，利用人工智能推进3D打印核反应堆的发展

2020年9月8日，南极熊从外媒获悉，普渡大学从美国能源部（DoE）获得了80万美元的拨款，用于加速3D打印核反应堆堆芯的开发。

这笔拨款将使普渡大学的工程师成为反应堆（TCR）示范项目的关键贡献者，据悉该项目由橡树岭国家实验室领导，旨在利用定向能量沉积(DED)技术，在2023年前建造并推出世界上第一个3D打印微反应器。具体来说，普渡大学将参与开发一种新型的人工智能模型，以确保微反应器关键部件的核级质量。

该项目的技术负责人、普渡大学核工程副教授Hany Abdel-Khalik解释说："普渡将填补核工业的技术空白，反映了应用人工智能支持增材制造的大趋势。增材制造可以在制造过程中调整设计，大大降低生产成本和时间。我们的工作旨在通过使用人工智能驱动的软件系统，推动增材制造反应堆组件的广泛采用，以确保安全性和可靠性。"

△直接沉积不锈钢以3D打印核反应堆组件的热成像，来自ORNL/美国能源部

美国的核反应堆

微反应堆是一种新型的核反应堆，其特点是灵活性和通用性--这些特点通常在大型反应堆系统中找不到。目前，美国20%的电力供应来自核能，但所有提供电力供应的反应堆都是基于70年前的轻水技术。一旦投入运行，TCR微反应堆将成为四十多年来该国第一个运行的先进反应堆。

Abdel-Khalik补充道："微型反应堆为核工业引入了一个变革性的趋势--这一趋势可以实现更简化的建设和部署流程，以解决国家的能源挑战，而这些挑战仅靠大型核反应堆是无法克服的。"

3D打印、人工智能和核科学的结合

该项目的核心目标之一是鼓励在核工业中使用3D打印、计算建模和AI。橡树岭希望这项工作还能显著降低制造成本和交货时间，同时提高安全性和增加可获得性。

普渡大学称在核工程、材料、数据分析和模拟方面有着深厚的专业知识，因此工程部门非常适合这个项目。据联合首席研究员Xingghang Zhang介绍，该大学的人工智能模型将利用强化学习，这是三种基本机器学习范式之一。利用该模型，研究人员将能够以自动化的方式微调和优化增材制造工艺参数，如打印速度和熔化温度。

橡树岭TCR项目主任Kurt Terrani总结道："增材制造和AI技术的同步应用是提供数据最丰富、最具成本效益的核部件鉴定流程的关键。这是TCR项目的关键目标之一：利用现代技术提供一种新的、更好的方式来部署核能。"

△原型反应堆的3D打印组件，图片来自Britanny Cramer/ORNL/美国能源部

近年来，人工智能在增材制造中的应用真正开始起步，无论是在学术界还是在工业界。就在上个月，来自阿贡国家实验室和德克萨斯农工大学的研究人员利用实时温度数据，配合机器学习算法，在激光粉末床熔融过程中，在热历史和表面下缺陷的形成之间建立了相关联系。一旦模型被充分建立起来，科学家们就能够纯粹根据后续构建的温度曲线来预测缺陷的形成。

在意大利，医疗植入物制造商REJOINT利用人工智能将大规模定制和治疗个性化引入其产品中。该公司已经开始使用GE Additive EBM技术和计算机分析术中和术后数据，为患者制造个性化的膝关节植入物。


编译自：3dprintingindustry