粘结剂喷射3D打印技术推进核能源技术利用

导读：虽然全球需要几十年的时间和大量的变革才能摆脱对化石燃料的依赖，但这种转变正在进行中，核能就属于可替代能源的其中之一。

然而，为促进裂变能源更为广泛的应用，核技术亟需重大进展。这就是为什么超安全核公司已经为其位于田纳西州橡树岭的试点燃料制造（PFM）设施剪彩，以制造用于微型模块化反应堆（MMR）能源系统的燃料。

超安全公司的试点燃料制造设施

2022年8月23日，南极熊获悉，这家总部位于西雅图的公司为其位于东田纳西州科技园（ETTP）的新厂区举行了盛大的开幕仪式，该厂区的设计和建造仅用了12个月。出席会议的有田纳西州副州长兰迪-麦克纳利、国会议员查克-弗莱施曼（TN-03）、核能助理部长凯瑟琳-赫夫博士，以及参议员玛莎-布莱克本和比尔-哈格蒂办公室的代表。到目前为止，该行动已经创造了40多个技术工作岗位。

△超安全核公司在田纳西州橡树岭的试验燃料制造厂的剪彩仪式。图片由超安全核公司提供

Desktop Metal公司的粘合剂喷射3D打印是该公司核燃料的关键。使用橡树岭国家实验室授权的技术，超安全核公司为其核燃料3D打印出耐辐射、耐热的碳化硅外壳，由TRi-structural ISOtropic（TRISO）涂层的燃料颗粒组成。这种全陶瓷微胶囊（FCM）燃料与氦气冷却相结合，旨在最大限度地保证核能源地安全使用。

PFM使用相同的生产规模模块来制造TRISO和FCM燃料，这些模块将进入超安全核公司未来的商业燃料制造设施。该放射基地能够制造出多公斤质量的FCM，用于测试和鉴定。在此过程中，PFM 将为其未来的商业燃料制造工厂梳理制造模块。

△超安全核电公司已经授权使用一种新的方法来3D打印用于核反应堆设计的高抗性部件。USNC执行副总裁Kurt Terrani（原ORNL）说，这种新方法将使该公司能够更有效地制造具有所需复杂形状的部件。Credit: Carlos Jones/ORNL, U.S. Dept. of Energy

超安全核公司执行副总裁Kurt Terrani博士说："很高兴让PFM在橡树岭启动和运行，这里有独特的合格的核能源操作员和承包商社区。我们特别选择了这个地方，我们得到了支持，以这样的质量和关怀水平，在积极的时间表和预算内建立了这个首创的设施，这真是太了不起了。"

石油峰值时代的3D打印

我们现在处于一个广泛的使用新技术的时代，以从剩余的可获得的化石燃料供应中榨取能源。正如MattKremenetsky所指出的，这意味着增材制造（AM）将成为实现这种挤压所需效率的主要技术。

△图片来源：USNC

同时，核能和其他能源正在介入，增材制造也在其发展的基础上发挥着作用。2017年，西门子在一个核反应堆中安装了一个3D打印部件，这推动了西屋公司采取类似的举措。在俄罗斯，俄罗斯国家原子能公司（Rosatom）的子公司RusAT正在探索将3D打印用于核电部件。而且，ORNL与法国核公司Framatome合作，展示了3D打印核反应堆部件的能力。

超安全核能公司预计其第一批示范机组将于2024年开始供电，首先在加拿大安大略省的加拿大原子能有限公司的Chalk River实验室园区。MMRs具有5-10兆瓦的电力和15-30兆瓦的热能，被认为可以作为一系列反应堆连接在一起进行一次能源生产或作为可再生能源的备份进行部署。