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美国用增材制造技术制造反应堆部件

2019年5月7日,美国橡树岭国家实验室举行了“创新实验室先进制造峰会”,会议聚焦3D打印技术,以更快的速度和更低的成本制造零部件。美国能源部长佩里参观了3D打印技术制造的高科技部件,其中包括一个微型核反应堆的核心部件。

“变革性挑战反应堆项目”负责人特拉尼表示,该项目旨在建造一个能够为1000个家庭供电的微型反应堆,作为电力公司的示范堆,该反应堆无法用传统方法制造。利用3D打印技术,技术人员不仅可以从一开始就将传感器和其他设备嵌入到反应堆部件中,而且可以对部件进行监控,以捕获缺陷。

其实国内早就在核能领域使用了3D打印技术,笔者从中广核获悉,2016年,该公司“金属3D打印应用于核电领域的关键技术研究”取得阶段性成果,课题组利用选区激光熔化3D打印技术成功制造出核电站复杂流道仪表阀阀体,该部件的工程应用将实现金属3D打印制造部件在核电领域应用“零”的突破。

本次试制的阀体长140毫米,宽76毫米,高56毫米。该项目采用SLM技术,利用激光逐层扫描固化金属粉末,逐步堆叠出阀体外形及复杂的内部流道,一次成型,节省了材料并提高了部件稳定性,相比传统工艺可缩短制造周期,并可满足小批量快速生产,降低成本等的要求。

“相比于传统设计制造技术对核电装备由大到小的加工,3D打印技术则是反过来,从粉末开始加工。”一位核电工程师分析说,这使得核电装备质量变得更加可靠。

从中广核获悉,上述阀体的成功试制,将为中广核后续建立核电金属3D打印联合研发中心奠定基础。后续中广核将继续开展3D打印设计优化、零件修复、材料与工艺研制、标准体系建立等相关的研究。

值得关注的是,中广核此前对外发布,采用金属3D打印技术研发制造出的压缩空气生产系统制冷机端盖,已经在大亚湾核电站实现工程示范应用。

除了中广核之外,同为核电三大巨头的中核集团,其自主研发的第三代核电技术的小型核反应堆压力容器3D打印试件,也已经通过了包括国家能源局中国核电发展中心、国核工程有限公司、哈尔滨工业大学、北京钢铁研究总院等单位13位专家的科研成果鉴定。

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