Naukowcy z Centrum Zaawansowanych Struktur i Kompozytów Uniwersytetu Maine pokazali, jak można zbudować reaktor jądrowy drukowany w 3D szybciej i dokładniej, korzystając z największej na świecie polimerowej drukarki 3D. W zakładzie wyprodukowano ogromne betonowe okładziny szalunkowe dla reaktora Hermes należącego do Kairos Power – 35-megawatowego obiektu jądrowego budowanego obecnie w Oak Ridge w stanie Tennessee.
Projekt stanowi znaczący postęp w metodologii budowy obiektów jądrowych, stawiając czoła podwójnym wyzwaniom, jakim są krótkie terminy i wymagania dotyczące dokładności na poziomie milimetra. Każda sekcja ściany reaktora ma 27 stóp wysokości, trzy stopy grubości i ma złożone sinusoidalne krzywe, które wymagają wyjątkowej dokładności. Centrum Zaawansowanych Konstrukcji i Kompozytów Uniwersytetu Maine zostało zarekomendowane przez Laboratorium Narodowe w Oak Ridge Departamentu Energii szczególnie ze względu na jego zdolność do spełnienia tych wymagających specyfikacji.
Komponenty reaktora jądrowego drukowane w 3D
Polimerowa drukarka 3D w Advanced Structures and Composites Center, zdolna do drukowania setek funtów materiału na godzinę, wyprodukowała najdłuższe formy, jakie kiedykolwiek wyprodukowano w tym zakładzie. Zespół zaprojektował i wydrukował specjalistyczne okładziny z betonu sinusoidalnego, które pasują do stalowych ram, tworząc masywne ściany chroniące przed promieniowaniem wymagane w reaktorze.
„Nie było marginesu błędu” – wyjaśniła Susan MacKay, dyrektor ASCC ds. materiałów zrównoważonych. Zespół skanujący i metrologiczny placówki zweryfikował każdą krzywiznę i kąt w oparciu o modele cyfrowe, aby zapewnić dokładność i jakość. Ten hybrydowy system odlewania obniżył koszty, przyspieszył produkcję i pomógł firmie Kairos Power utrzymać harmonogram komercyjny.
MacKay podkreślił znaczenie osiągnięcia: “Dotrzymaliśmy komercyjnego terminu, dostarczając masywne, precyzyjne komponenty, co było wyczynem, który był zdumiewający dla ośrodka akademickiego. To partnerstwo pokazuje, że możliwości UMaine działają z szybkością przemysłu.”
Advanced Manufacturing Alliance napędza innowacje nuklearne
Praca ta stanowi część stowarzyszenia Specialized Materials and Manufacturing Alliance for Resilient Technologies (SM²ART), partnerstwa mającego na celu rozwiązywanie wyzwań branżowych i zmniejszanie kosztów produkcji dzięki lokalnym materiałom i zaawansowanym możliwościom produkcyjnym. Sojusz skupia Uniwersytet Maine i Laboratorium Narodowe Oak Ridge w celu wzmocnienia amerykańskiej infrastruktury produkcyjnej.
Ryan Dehoff, dyrektor ośrodka demonstracyjnego produkcji w Departamencie Energii, podkreślił szersze implikacje: „Partnerstwa takie jak SM²ART zapewniają przemysłowi bezpośrednią ścieżkę do narzędzi i talentów potrzebnych do budowy krajowej infrastruktury energetycznej i obronnej nowej generacji”.
Oprócz drukowania fizycznego badacze z Uniwersytetu Maine opracowują cyfrowe zabezpieczenia za pośrednictwem magazynu właściwości procesu materiałowego (MPPW). System ten wykorzystuje sztuczną inteligencję i uczenie maszynowe do rejestrowania i śledzenia każdego etapu produkcji przyrostowej i konwergentnej na dużą skalę. Tworząc wątek cyfrowy, MPPW umożliwia produkcję certyfikowanych komponentów, redukując koszty, opóźnienia regulacyjne i ryzyko dla branż, w tym energetyki jądrowej i obronności.
27-letni obiekt działa w oparciu o laboratorium o powierzchni 150 000 stóp kwadratowych i zatrudnia 400 pracowników i może poszczycić się udokumentowanymi osiągnięciami w zakresie spełniania wymagających harmonogramów przemysłu prywatnego.
„To niezwykły poziom wyników jak na instytucję akademicką i kluczową przewagę, ponieważ Stany Zjednoczone starają się zmodernizować swoją infrastrukturę energetyczną”.
– Habib Dagher, dyrektor wykonawczy ASCC
Kalifornijska spółka Kairos Power opracowuje technologię nuklearną nowej generacji, która ma być bezpieczniejsza i wydajniejsza niż tradycyjne konstrukcje reaktorów. Decyzja firmy o współpracy z Uniwersytetem Maine pokazuje, jak zaawansowane techniki produkcyjne są wdrażane w przemyśle nuklearnym w celu przyspieszenia harmonogramu budowy przy jednoczesnym zachowaniu rygorystycznych standardów bezpieczeństwa i jakości.
O Magazynie Manufactur3D: Manufactur3D to internetowy magazyn poświęcony drukowi 3D. Odwiedź nasze Wiadomości globalne aby uzyskać więcej aktualizacji na temat globalnych wiadomości o druku 3D. Aby być na bieżąco z najnowszymi wydarzeniami w świecie druku 3D, polub nas Facebooku lub śledź nas dalej LinkedIn I Świergot. Śledź nas dalej Wiadomości Google.
