3D打印的核能安全閥
以美國為例自2007年以來美國已投產(chǎn)了24座反應(yīng)堆。為了確保這些工廠繼續(xù)安全運行并且避免再次發(fā)生過去的災(zāi)難請經(jīng)常對其進(jìn)行維護(hù)和維修。但是KAERI團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)某些安全關(guān)鍵部件的短缺例如用于減輕堆芯壓力的化學(xué)和體積控制系統(tǒng)（CVCS）閥門。
具體而言CVCS用于在反應(yīng)堆內(nèi)執(zhí)行流體供應(yīng)或流量任務(wù)并且雖然可以部署在其他地方但安全級閥門始終必須滿足某些標(biāo)準(zhǔn)。例如核部件在部署之前必須通過水壓運行和流量測試并且以前證明按需創(chuàng)建足夠有彈性的組件是困難的。
閥門設(shè)備由三個獨立部分組成
根據(jù)KAERI科學(xué)家的說法僅金屬3D打印還不足以替代傳統(tǒng)生產(chǎn)以制造核備用件。但是通過將定向能量沉積（DED）技術(shù)與5軸CNC加工相結(jié)合該團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)他們能夠以所需的極高精確度來制造復(fù)制品。
研究人員的鉻和鎳基閥門具有3D打印的閥體閥蓋和閥籠組裝后對300mm裝置進(jìn)行了嚴(yán)格的評估。在壓力測試期間發(fā)現(xiàn)設(shè)備的層邊界充當(dāng)殘余應(yīng)力的焦點從而使強(qiáng)度降低了7-8％。
同樣當(dāng)CVCS在1100攝氏度的熱等靜壓機(jī)（HIP）中進(jìn)行后處理時其完整性降低了33％比傳統(tǒng)閥門高出18％。不過就穩(wěn)定的性能及其“疲勞極限”而言這種增材制造的設(shè)備的抗拉強(qiáng)度為202.6 MPa優(yōu)于商用產(chǎn)品。
總體而言研究小組得出結(jié)論盡管對熱處理產(chǎn)生了反應(yīng)但其附加閥的恒定強(qiáng)度足以使其最終使用?？紤]到該小組的CECS復(fù)制了1類類別的組件國際原子能機(jī)構(gòu)的核監(jiān)管機(jī)構(gòu)會將其歸類為“其失效會導(dǎo)致嚴(yán)重程度高的后果的部分”。3D打印部件的強(qiáng)度確實得到了高度贊揚。
