Das Oak-Ridge-Nationale Laboratoratorium (ORNL) hat eine Probenkapsel für seinen Reaktor für Hochfluss-Isotope (HFIR) erfolgreich entworfen, gedruckt und getestet. Dieser Meilenstein markiert einen bedeutenden Fortschritt für die Aditive Fertigung, die es ermöglicht, komplexe Formen schneller und kostengünstiger zu erstellen, anzupassen und zu qualifizieren als mit traditionellen Fertigungsmethoden.
Die Hasenkapseln in der Kernforschung
Probenkapseln, allgemein als Hasenkapseln bekannt, werden in der Forschung zu Kernmaterialien und -brennstoffen verwendet, um Experimente zu enthalten, die einer Bestrahlung in einem Testreaktor unterzogen werden.
Um zu demonstrieren, dass die Aditive Fertigung eine Hasenkapsel für den Einsatz in einem Reaktor produzieren und qualifizieren kann, verwendete ORNL einen Laser-Pulverbett-Drucker, um eine Kapsel aus Edelstahl zu drucken, die anschließend montiert, beladen und versiegelt wurde.
Erfolgreiche Tests im Reaktor
Die Kapsel wurde fast einen Monat lang in den HFIR eingesetzt, wo sie die Auswirkungen der hochflussigen Neutronenumgebung des Reaktors erfolgreich aushielt. Dieser Erfolg ist ein wichtiger Schritt, um zu zeigen, dass die Aditive Fertigung zur Entwicklung und Qualifizierung spezialisierter Komponenten verwendet werden kann, die nicht konventionell hergestellt werden können.
„Dies ist ein wichtiger Schritt zur Demonstration, dass die Aditive Fertigung zur Entwicklung und Qualifizierung spezialisierter Komponenten verwendet werden kann, die nicht konventionell gefertigt werden können“, kommentierte Richard Howard, Leiter der Gruppe für Bestrahlungsingenieurwesen bei ORNL.
Blick in die Zukunft
Das Forschungsteam von ORNL wird diesen Winter eine Nachbestrahlungsbewertung der additiv gefertigten Hasenkapsel durchführen. Erfolgreiche Tests der Kapsel sollen den Weg für den Einsatz anderer additiv gefertigter Komponenten in sicherheitskritischen Anwendungen in der Kernenergie-Community und in anderen stark regulierten Industrien ebnen, die strenge Standards für Materialzusammensetzung, Design und Qualifizierung haben.
Das Potenzial der Additiven Fertigung
Das Team, das die 3D-gedruckte Hasenkapsel erstellt hat, plant, die geometrische Flexibilität der Additiven Fertigung zu nutzen, um komplexere Designs mit einzigartigen Merkmalen zu schaffen, die konventionell schwer herzustellen sind.
Diese Arbeit wurde vom Programm für Fortschrittliche Material- und Fertigungstechnologien des US-Energieministeriums unterstützt, das darauf abzielt, die Kommerzialisierung neuer Materialien und Fertigungstechnologien durch Demonstrationen und Einsätze zu beschleunigen.