3D打印在能源市场的应用已经有多个案例,此前,资源库有报道过,GE使用世界上最大的混凝土3D打印,推进风力涡轮机的开发,进一步推动3D打印在风能产业的发展。
这一次让我们一起看看它在核能工业中又有什么具体应用。近日,一套3D打印的燃料组件已成功安装斯堪纳维亚半岛的核电站中,这在全球尚属首例。
StrongHold AM 3D打印核燃料碎片过滤器,图片来自西屋。
这款名为StrongHold AM的核燃料碎片过滤器已安装在芬兰 Olkiluoto 核电站2号机组和瑞典奥斯卡港核电站3号机组。由西屋公司联合其合作伙伴芬兰的 Teollisuuden Voima Oyj (TVO) 和瑞典的OKG共同设计制作。
据西屋公司表示,StrongHold AM是第一个用于插入核电站的3D打印燃料碎片过滤器,是通过利用制造技术的进步来提高燃料的可靠性,并进一步改进沸水反应堆 (BWR) 的一个重要里程碑。
什么是燃油碎片过滤器?
核能反应堆根据核裂变的原理运作,中子猛烈撞击原子,将它们分裂成更小的原子并释放能量。这种能量被用来加热水并产生蒸汽,使涡轮机转动以产生电力。可裂变材料被储存在燃料棒中,这些燃料棒的完整性对该过程的成功和安全都至关重要。 Olkiluoto 2反应堆容器内的StrongHold AM过滤器, 照片来自TVO。
核电站的风险之一是由于外来碎片进入反应堆而导致的燃料故障。因此,燃料碎片过滤器是核能发电中发现的关键安全措施之一,因为它们是专门用来捕获碎片并阻止其损坏燃料组件中的包层。如果没有它们,发电厂将经历更频繁的非计划性停运,这将是昂贵的。
3D打印提高核反应堆性能
3D打印碎片过滤器实际上是为作为整体燃料组件的一部分而设计的,它在这两个发电厂最近的一次燃料加注中断中被安装上。据项目合作伙伴称,打印部件中所包含复杂的结构难以用传统工艺制造。
增材制造技术的应用是核电领域的一项新的大胆尝试。除此之外,在今年早些时候,超安全核能公司(USNC)使用碳化硅等耐火材料为核反应堆3D打印部件。该方法由橡树岭国家实验室开发,利用粘结剂喷射,使反应堆部件的制作更加高效。
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