Обзоры

3D-печать пришла в атомную отрасль

3D-печать пришла в атомную отрасль

Исследователи из разных стран независимо друг от друга начинают успешно применять аддитивные технологии в атомной промышленности. Например, в США по заказу Oak Ridge National Laboratory (ORNL) компанией Fabrisonic была создана управляющая пластина ядерного реактора. Реактор с высоким потоком изотопов состоит из горячей активной зоны, в которой находятся ядерные топливные стержни, окруженные регулируемыми металлическими панелями управления, которые содержат встроенные поглощающие радиацию материалы.

Компания Fabrisonic использовала технологию низкотемпературного ультразвукового аддитивного производства (UAM). При помощи 3D-печати была создана пластина из алюминиевого композитного сплава со встроенными поглотителями радиации из тугоплавких металлов тантала и европия. 

Пластины панели управления с поглотителями радиации являются дорогостоящими при изготовлении традиционными методами: комбинации порошковой обработки, сварки, прокатки, механической обработки. Технология UAM позволила печатать недорогие и надежные композитные изделия с высокой точностью, а также быстро и без брака, характерного для традиционных технологий.

Сотрудник ORNL доктор Сридхаран (Sridharan) пояснил, что проект успешно завершен и появилась возможность для изготовления пластин высокоточного изотопного реактора (HFIR) использовать ультразвуковые аддитивные технологии (UAM). 

Еще одним применением в атомной отрасли стала впечатанная по этой же технологии в металлические конструкции проводка, позволяющая передавать данные от реактора и других устройств к контрольным приборам, обеспечивая непрерывный поток данных в реальном времени.

Стремясь повысить безопасность ядерного топлива, Фонд коммерциализации технологий Министерства энергетики США и Национальная лаборатория штата Айдахо разработали инновационный процесс аддитивного производства сырья на основе урана (AMAFT).

В США компания GE Hitachi Nuclear Energy (GEH) получила $2 млн на проект аддитивного производства запасных частей для атомных электростанций. Аналогичный проект также осуществляется в Управлении по атомной энергии Великобритании (UKAEA).

Французский химический и машиностроительный концерн Air Liquide сконструировал 3D-печатный теплообменный реактор, который значительно повышает эффективность производства водорода за счет парового риформинга природного газа. Для этого тепло от избытка пара используется повторно и может передаваться между горячими технологическими потоками. По расчетам Air Liquide, усовершенствованный реактор снижает эксплуатационные расходы на 20% и выбросы углекислого газа на 12% по сравнению с существующей технологией.

Разработка реактора началась в 2015 г., компания получила €35 млн на исследования от фонда PIA, управляемого Bpifrance. Прототип прошел 3 000 часов пробной эксплуатации в исследовательском центре Air Liquide Paris Saclay research centre. По расчету исследователей реактор выйдет на промышленную стадию в конце 2020 – начале 2021 гг. 

В России темой аддитивных технологий в этой отрасли занимается Институт машиностроения, материалов и транспорта Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого, работающей по программе Росатома «Разработка и материаловедческое обоснование создания материалов и изделий на основе сплавов с памятью формы с управляемой структурой и пьезоэлектрической керамики с применением аддитивных 4D-технологий».

Фото: Fabrisonic создана управляющая пластина ядерного реактора