阿拉巴馬州田納西河谷管理局 (TVA) 布朗斯費(fèi)里核電站 2 號(hào)機(jī)組已經(jīng)安裝了四個(gè)首創(chuàng)的 3D 打印燃料組件通道緊固件，現(xiàn)在處于常規(guī)運(yùn)行條件下。這些組件是在美國(guó)能源部 (DOE) 位于橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室 (ORNL) 的制造示范設(shè)施中生產(chǎn)的。

四個(gè) 3D 打印組件，如圖所示，安裝在 Browns Ferry 2(圖片來(lái)源：Framatome)

通道緊固件將燃料通道固定到燃料組件上。這些傳統(tǒng)上由鑄件制成，需要精密加工。

安裝在 Browns Ferry 2 的組件是在 ORNL 使用增材制造技術(shù)(也稱為 3D 打印)打印的，其中材料按照計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的模型分層沉積，以形成精確的形狀，無(wú)需后期雕刻或加工。ORNL 說(shuō)：??“通道緊固件的簡(jiǎn)單但不對(duì)稱的幾何形狀非常適合用于核反應(yīng)堆的首次增材制造應(yīng)用。”

這些部件安裝在法馬通位于華盛頓州里奇蘭的核燃料制造工廠的 Atrium 10XM 沸水反應(yīng)堆燃料組件上。這些是在 4 月 22 日結(jié)束的計(jì)劃停電期間安裝在 Browns Ferry 2 內(nèi)的。緊固件將在反應(yīng)堆中保留六年并在此期間定期檢查。

3D 打印組件是與 TVA、Framatome 和美國(guó)能源部核能辦公室資助的位于 ORNL 的轉(zhuǎn)型挑戰(zhàn)反應(yīng)堆 (TCR) 計(jì)劃合作開(kāi)發(fā)的。

TCR 計(jì)劃于 2019 年啟動(dòng)，目標(biāo)是到 2023 年設(shè)計(jì)、制造和運(yùn)行示范性增材制造微反應(yīng)器。該計(jì)劃目前的重點(diǎn)是進(jìn)一步成熟和展示先進(jìn)制造、人工智能、集成傳感技術(shù)的工業(yè)就緒技術(shù)和部署數(shù)字平臺(tái)，以對(duì)組件進(jìn)行知情認(rèn)證。

“在反應(yīng)堆應(yīng)用中部署 3D 打印組件是一個(gè)重要的里程碑，”ORNL 的 TCR 項(xiàng)目主管 Ben Betzler 說(shuō)。“這表明在高度監(jiān)管的環(huán)境中提供合格的組件是可能的。該計(jì)劃將基礎(chǔ)科學(xué)和應(yīng)用科學(xué)與技術(shù)聯(lián)系起來(lái)，以提供切實(shí)的解決方案，展示先進(jìn)制造如何改變反應(yīng)堆技術(shù)和組件。”

“與 TVA 和 ORNL 合作使我們能夠部署創(chuàng)新技術(shù)并探索有利于核能行業(yè)的新興 3D 打印市場(chǎng)，”法馬通北美燃料研發(fā)經(jīng)理 John Strumpell 說(shuō)。“該項(xiàng)目為設(shè)計(jì)和制造各種有助于創(chuàng)造清潔能源未來(lái)的 3D 打印部件奠定了基礎(chǔ)。”