近日據(jù)外媒報(bào)道，美國能源部橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室（ORNL）在核組件創(chuàng)新領(lǐng)域取得重大突破，其研發(fā)的兩個(gè)3D打印不銹鋼實(shí)驗(yàn)容器在該實(shí)驗(yàn)室高通量同位素反應(yīng)堆（HFIR）中成功完成測試。這一成果標(biāo)志著增材制造部件，有望滿足核應(yīng)用領(lǐng)域嚴(yán)苛的安全標(biāo)準(zhǔn)。

此類輻照容器用于在輻射實(shí)驗(yàn)中盛放樣品材料，使研究人員能夠測試材料在核反應(yīng)堆中的性能表現(xiàn)。容器為實(shí)驗(yàn)提供壓力屏障和密封保護(hù)，是確保安全的關(guān)鍵裝置。

橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室（ORNL）研究人員利用激光粉末床熔融系統(tǒng)，成功3D打印出316H不銹鋼輻照容器。該容器為輻照實(shí)驗(yàn)提供壓力屏障與密閉防護(hù)，是確保實(shí)驗(yàn)安全的關(guān)鍵裝置

ORNL團(tuán)隊(duì)利用實(shí)驗(yàn)室制造示范設(shè)施（MDF）的激光粉末床熔融系統(tǒng)，采用316H不銹鋼3D打印制成容器。選用該鋼材因其具備高溫強(qiáng)度、耐腐蝕、抗輻射等特性，同時(shí)擁有經(jīng)核級認(rèn)證的性能表現(xiàn)和焊接性能，能滿足反應(yīng)堆環(huán)境下的安全耐久使用需求。

經(jīng)ORNL輻照工程組裝配檢測合格后，容器被置入HFIR反應(yīng)堆。在為期一個(gè)月的輻照測試后，容器保持完整無損。此次驗(yàn)證為未來采用增材制造技術(shù)生產(chǎn)核組件奠定了基礎(chǔ)。

“隨著這些打印部件可靠性的驗(yàn)證，增材制造有望成為其他關(guān)鍵反應(yīng)堆部件的標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)工藝。”ORNL制造示范設(shè)施主任Ryan Dehoff表示。HFIR提供全球最強(qiáng)中子通量環(huán)境之一，使研究人員能在模擬核反應(yīng)堆條件下測試燃料和材料性能。

傳統(tǒng)輻照容器的制造與認(rèn)證過程成本高昂且耗時(shí)，需采用定制材料和設(shè)計(jì)方案。而增材制造技術(shù)可顯著簡化實(shí)驗(yàn)容器的開發(fā)流程，大幅降低生產(chǎn)成本與周期，最終推動(dòng)核科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新。

該組裝完成的輻照容器采用316H不銹鋼制成，具備四大核心性能：高溫強(qiáng)度、耐腐蝕性、抗輻射性，以及經(jīng)過驗(yàn)證的核級性能與焊接特性

“核材料與燃料研究界正致力于驗(yàn)證先進(jìn)反應(yīng)堆技術(shù)在極端環(huán)境下的可靠性。增材制造將為我們開發(fā)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)方案提供全新工具。”ORNL核能與燃料循環(huán)部門組長Richard Howard強(qiáng)調(diào)。

該項(xiàng)目由美國能源部核能辦公室先進(jìn)材料與制造技術(shù)計(jì)劃資助。HFIR是能源部科學(xué)辦公室下屬用戶設(shè)施，MDF則是由能源部先進(jìn)材料與制造技術(shù)辦公室支持的全美制造創(chuàng)新聯(lián)盟，與ORNL合作推動(dòng)美國制造業(yè)轉(zhuǎn)型。

UT-Battelle公司代表能源部科學(xué)辦公室管理ORNL實(shí)驗(yàn)室。作為美國基礎(chǔ)物理科學(xué)研究最大資助機(jī)構(gòu)，能源部科學(xué)辦公室正著力應(yīng)對當(dāng)今時(shí)代最緊迫的科技挑戰(zhàn)。