3D打印机正在帮助解决核废料问题减少污染实现循环再利用

2020-01-13 12:06

3D打印技术正在以惊人的速度发展，在美国能源部（DOE）阿尔贡国家实验室的核材料科学家强调3D打印对核工业的重要性，科学家们深入研究3D打印机新材料的领域，并使用它们来促进非常敏感的材料的回收利用。

目前，科学家可以从核反应堆回收多达惊人的95％乏燃料，剩下的5％的燃料仍然需要存储很多材料。但是，科学家正在使用3D打印技术以进行更多回收利用，从而加大了回收核废料。科学家们在“通过简化的次Act系元素镧系元素分离过程（ALSEP）和增材制造来关闭核燃料循环 ”中概述的研究结果，解释了“如何通过回收利用核裂变扩大低碳基本负荷电力生产核燃料循环中的长寿命act系元素同位素。” 此外，它们可以再利用2％的核材料，从而产生指数差异。Argonne核化学家和合著者安德鲁·布雷西尔斯（Andrew Breshears）表示：“而不是将5％的信息存储数十万年，而将剩余的3％的信息存储至多约一千年。” 换句话说，这个额外的步骤可以将存储长度减少近一千倍。在第四代快速反应堆中分解核材料将产生更多的电力。科学家们通过从称为镧系元素的稀土金属中分离a和cur来达到他们的目标。借助3D打印技术，他们可以克服将试管工作规模扩大到更大规模方面的持续挑战。在重新设计分离化学物质的过程时，研究人员能够3D打印“接触器”并将其链接。Breshears说：“这弥合了实验室规模和工业规模元素分离之间的鸿沟。”总之，科学家们必须使用36步的分离蓝图，将99．9％的the系元素与镧系元素分离。

▲使用简化的次Act系元素镧系元素分离工艺（ALSEP）和增材制造来关闭核燃料循环

Breshears说：“它们的氧化态是相同的，使其很难分离。”研究小组还发现，在使用3D打印机时，接触器是一种安全措施，连接接触器的管子可防止di或放射性物质转移。他们还意识到，拥有3D打印机材料所提供的灵活性是多么有用。

3D打印机正在帮助解决核废料问题减少污染实现循环再利用

“如果零件确实发生故障，则很容易重新打印和更换它。我们可以轻松地添加或删除步骤。”阿贡核化学家兼合著者彼得·科扎克（Peter Kozak）说。Breshears说：“也许我们会找到一种缩减流程规模的新方法。系元素分离得越多，我们就越能减少它们对公众和环境的影响。”

3D打印机正在帮助解决核废料问题减少污染实现循环再利用

▲使用简化的次Act系元素镧系元素分离工艺（ALSEP）和增材制造来关闭核燃料循环

3D打印机几乎每天都在不断产生一项创新。这意味着正在使用大量材料并将其制成会产生废物并经常成为废物的产品，无论是因为它们是印刷失败或过时的设计的一部分，还是由于其他原因。没有人希望在地球上堆积更多的垃圾，因此许多公司都致力于回收利用，从将用过的粉末变成长丝，再使用复合材料，还研究了原始材料与回收材料之间的比较，进而减少对环境的伤害。