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近日,爱达荷国家实验室(INL)的研究人员正在使用3D打印技术研究用于生产先进核燃料的新方法。生产U3Si2燃料的添加剂制造作为替代制造技术(AMAFT)可以提高燃料循环经济性和安全性。
与煤电和绿色能源不同,核能仍然是一种明显的分裂形式的能源。原则上,对于我们日益增长的能源需求来说,这是一个非常有效和环保的解决方案,不会产生致当地充满窒息气氛的有害排放物。
正如在1986年的切尔诺贝利灾难和福岛第一核事故之类的事件中,核电的“最坏情况”是绝对最坏的。而福岛第一核事故只发生在五年前。
对核能问题的这种担心也涉及到在地下堆放核废料的问题,这意味着科学家为提高核电安全而作出的努力,总并是得到整个科学界的赞赏。在INL进行的新研究看起来可能是最新的例子,科学家声称使用新的3D打印技术可以提高核电的安全性和效率。
称为添加剂制造作为替代制造技术,或简称为AMAFT,它是生产核反应堆的先进核燃料【如硅化铀(U3Si2)】的一种方式。该方法由INL的IsabellaVanRooyen博士和ClementeParga博士以及电厂建筑公司Westinghouse的EdLahoda开发。
研究人员开发了新的3D打印技术来处理U3Si2燃料,相信这些物质由于其密度和导热系数而提供特定的安全性,因为这些因素使得燃料占据了大多数核电厂使用的二氧化铀(UO2)燃料。
U3Si2可以提高核反应堆的安全性和效率,并且通过用于生产核反应堆的这种新的3D打印技术,INL希望燃料最终可以替代世界上发电厂中更易挥发的二氧化铀(UO2)燃料。除了安全性之外,该技术还提供了许多好处。
VanRooyen解释说:“AMAFT技术使用了一种新型的混合添加剂制造3D打印工艺,这意味着我们结合了一些传统的和一些3D打印工艺,以减少生产反应堆燃料的步骤数量,从而减少生产燃料的时间和成本。”
AMAFT由“混合式激光工程成型”工艺组成,可从多个粉末源生成小型熔池,可用于形成致密的U3Si2燃料颗粒,与传统燃料生产技术相比较,涉及多个步骤。不用多久,这种方法将奠定INL核世界的领导地位。
AMAFT不仅比其他核燃料生产方案更快更安全;它也是多才多艺。INL研究人员表示,AMAFT与任何基于铀的原料合作,可以使其适合各种目的。这种多功能性还为制造商提供了灵活性,允许他们使用几种原材料来源。
令人兴奋的是,核燃料的新3D打印过程已经很好地推向商业化。
这主要是因为INL参与能源部的能源I-Corps计划,该计划通过将能源部的研究人员与行业专家配对,鼓励DOE实验室的创业精神,使科学家们了解如何将其研究结果转化为可销售的产品。
VanRooyen说:“我们需要合作伙伴来帮助资格认证,标准化,流程开发和表征,”。而I-Corps则可以对接相关的资源。”
据悉,INL是爱达荷州第五大雇主,拥有员工3900人,实习生350多人。
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