美國能源部（DoE）授予計算材料設計專家QuesTek Innovations 110萬美元的小型企業創新研究（SBIR）第二階段資金。該公司將使用這筆資金來設計和鑒定新型材料和3D打印工藝，特別是用于未來核反應堆的開發。
QuesTek希望II期項目將產生一種具有成本效益的冷噴涂添加劑制造方法，并采用新型兼容的耐火合金。這些耐火合金將用作經過ASME認證的結構材料的表面層，從而為核反應堆提供提高的耐腐蝕性和溫度穩定性。該公司還與3D打印材料開發商Solvus Global和Cal Poly Pomona的Vilupanur Ravi教授合作，以利用材料專業知識來支持該項目。
QuesTek首席研究員盧品博士解釋說：“冷噴涂是最有效，最經濟的涂層技術之一，可以大大延長下一代核反應堆的使用壽命。我們很高興有這個機會將我們久經考驗的計算材料設計方法應用于新穎的高性能冷噴涂耐火材料設計，從而提高經濟可行性和未來清潔能源的性能。”
QuesTek以前已經開發了一種用于粉末床熔合的高溫鋁合金。圖片來自QuesTek。
熔融鹽反應堆
該項目涉及稱為熔鹽反應堆（MSR）的一類非常特殊的核裂變反應堆。 MSR的特殊之處在于它們使用熔融鹽混合物作為主要燃料和/或核冷卻劑。與通常在非常高的壓力下運行的典型輕水反應堆不同，MSR可以在大氣壓下運行。這意味著它們通常更小，更便宜，更安全，因為災難性爆炸的風險降低了。
MSR的另一個關鍵特征是它們不釋放放射性裂變氣體，因為它們自然吸收到熔融鹽中。據報道，這消除了周圍土地污染的風險，而這對于野生動植物和人類而言都是一個重大的安全隱患。不幸的是，用于MSR的經ASME認證的材料通常缺乏耐鹽腐蝕性能，從而限制了其在長期清潔能源應用中的潛力。因此，需要耐腐蝕涂層-QuesTek面臨的挑戰。
橡樹嶺國家實驗室開發的熔融鹽反應堆。圖片來自橡樹嶺國家實驗室。
耐火合金和冷噴涂
作為該項目第一階段的一部分，QuesTek已經使用其集成計算材料工程（ICME）技術設計了一套鉬基合金。該材料已在冷噴涂3D打印試驗中進行了測試，成功地涂覆了316不銹鋼結構并提高了其耐熔鹽腐蝕性能。現在，該公司將運用其技術來探索其他涉及鈮，鎢，鉭等的難熔合金設計。Solvus Global的聯合創始人兼首席執行官Aaron Birt博士補充說：“進一步開發通過冷噴涂施加的功能梯度涂料將促進關鍵技術的商業化。這個項目團隊結合了成功地將材料解決方案從實驗室轉移到工業領域所需的所有關鍵方面，從建模到大規模生產。我們期待繼續參與項目，并準備向核工業大規模提供這種材料解決方案。”
核能領域的3D打印
隨著金屬3D打印和材料研究的進步，增材制造正在核應用中得到越來越多的使用。今年早些時候，來自韓國原子能研究所3D的科學家打印出了一種具有足夠阻力特性的大型安全閥，使其能夠在核反應堆中使用。通過將3D打印和CNC加工相結合，該團隊能夠制造30kg的水龍頭，并配備了一套復雜的內部冷卻通道，使其達到了“ 1級”核安全等級。
在其他地方，普渡大學此前已從美國能源部獲得了80萬美元的贈款，以加快3D打印核反應堆堆芯的開發。該項目由橡樹嶺國家實驗室（Oak Ridge National Laboratory）牽頭，旨在利用定向能量沉積（DED）技術在2023年之前建成并推出全球首個3D打印微型反應器。
來源：中國3D打印網
如有侵權，請及時聯系刪除！
13206432890
高經理
