Il Laboratorio Nazionale Oak Ridge (ORNL) ha progettato, stampato e testato con successo una capsula di campioni per il suo Reattore di Isotopi ad Alta Flusso (HFIR). Questa pietra miliare rappresenta un significativo avanzamento per la fabbricazione additiva, che permette di creare, personalizzare e qualificare forme complesse in modo più rapido e a un costo inferiore rispetto ai metodi di fabbricazione tradizionali.
Le capsule di coniglio nella ricerca nucleare
Le capsule di campione, comunemente note come capsule di coniglio, vengono utilizzate nella ricerca su materiali e combustibili nucleari per contenere esperimenti sottoposti a irraggiamento in un reattore di prova.
Per dimostrare che la fabbricazione additiva poteva produrre e qualificare una capsula di coniglio per il suo uso in un reattore, ORNL ha utilizzato una stampante a letto di polvere laser per stampare una capsula in acciaio inossidabile, che è stata poi assemblata, caricata e sigillata.
Test riusciti nel reattore
La capsula è stata inserita nell'HFIR per quasi un mese, dove ha resistito con successo agli effetti dell'ambiente ad alta fluenza di neutroni del reattore. Questo risultato è un passo importante per dimostrare che la fabbricazione additiva può essere utilizzata per sviluppare e qualificare componenti specializzati che non possono essere fabbricati in modo convenzionale.
“Questo è un passo importante verso la dimostrazione che la fabbricazione additiva può essere utilizzata per sviluppare e qualificare componenti specializzati che non possono essere lavorati meccanicamente in modo convenzionale”, ha commentato Richard Howard, leader del gruppo di ingegneria dell'irraggiamento di ORNL.
Guardando al futuro
Il team di ricerca di ORNL condurrà una valutazione post-irraggiamento della capsula di coniglio fabbricata additivamente quest'inverno. Si prevede che i test riusciti della capsula apriranno la strada all'uso di altri componenti fabbricati additivamente in applicazioni critiche per la sicurezza all'interno della comunità dell'energia nucleare e in altre industrie altamente regolamentate che hanno standard rigorosi per la composizione dei materiali, il design e la qualificazione.
Il Potenziale della fabbricazione additiva
Il team che ha creato la capsula di coniglio stampata in 3D prevede di sfruttare la flessibilità geometrica offerta dalla fabbricazione additiva per creare design più complessi con caratteristiche uniche che sono difficili da fabbricare in modo convenzionale.
Questo lavoro è stato supportato dal programma di Tecnologie Avanzate per Materiali e Fabbricazione del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti, che mira ad accelerare la commercializzazione di nuovi materiali e tecnologie di fabbricazione attraverso dimostrazioni e implementazioni.