研究

中国科学家制造核燃料发射3D印刷陶瓷突破

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中国人的研究人员深圳大学西南物理研究所已经开发出一种发出核反应堆燃料的添加制造陶瓷结构的方法。

利用锂装载的陶瓷和DLP 3D打印,该团队能够创建“繁殖毯子”,自充分产生氚,核融合过程的重要因素。将来,科学家的蜂窝设备可以用作实验反应堆内看到的卵石床的更有效版本,有助于提高技术朝向解决全球能源短缺的技术。

“[我们的]结构具有高相纯度,适合和可批准的有效的”繁殖应用程序“,用于育种应用,”科学家们在研究中表示。“灵活控制设计和制造的独特优势3D打印,可能对更大的可能性为核聚变技术进行了更大的工程师小型可能的高性能氚育种者。”

融合反应器内的陶瓷卵石床的图。
科学家的3D印刷蜂窝结构旨在替换传统核反应堆内的卵石床。图像通过添加剂制造期刊。

氚的关键核角色

尽管核电提供了在许多现有能源的潜在安全性,清洁度和可持续性,但该技术的进展严重依赖于实验反应堆内进行的研发。在此类研究中,开展所谓的“D-T反应”,其中氘和氚作为燃料消耗,对将核聚变转换成可提取的能量至关重要。

然而,虽然氘资源可以源自海水,但氚不能自然地发现地球上,因此其生产对推动核反应堆的性能至关重要。目前,氢同位素通常通过含锂的“毯子”收集,其有效地与反应器核心内的D-T反应产生的中子发生冲突,在该过程中产生氚。

在这些吸收装置中,最常用于促进反应物的释放,但这些吸收装置最常用于促进反应物的释放,但是可以易于破裂并引起不稳定性。为了替代甲板床的替代品,中国科学家因此采用了3D打印,并创造了一个综合氚育种解决方案,内部接触点较少,从而降低其脆弱性。

研究人员的3D印刷原型采用空心,集成结构。
研究人员的3D印刷原型(如图所示)采用空心,集成结构。通过添加剂制造日记的照片。

3D印刷一本新型燃料'床'

鉴于他们的实验将在室温的相对湿度下进行,科学家需要开发一种不会对水蒸气作出反应的材料,并失去其相纯度。为了实现这一点,将团队混合锂,陶瓷和硅一氧化物进入填充有惰性氩气氛的手套箱内的树脂基陶瓷“浆料”。

一旦他们的浆料准备就绪,研究人员使用了商业广告Ceraform1003D打印机将其光聚合成蜂窝原型,然后在后处理期间烧结并烧结它们。由此产生的交叉10×10×10mm3.结构具有60%的体积比或“包装分数”,类似于当前鹅卵石床内的可见。

此外,尽管球队的标本在外观上最初是淡黄色的,但最终部件特征在于浆料的有机含量在脱落期间烧坏后更传统的白色。将模型的尺寸精度描述为“相当不错”,科学家稍后发现它们的收缩均匀,并且通过使用MES成像,使得它们在微观上没有裂缝。

由于其原型呈现的“无缺陷结构特征”,团队结束了他们的新型3D打印方法,代表了在培育结构的生产中的“有前途”的发展,以及与传统相比的“有吸引力的替代品”在当前实验融合反应器中看到的鹅卵石床。

研究团队3D印刷样品的SEM图像。
研究团队3D印刷样品的SEM图像。图像通过添加剂制造期刊。

3D打印变为核

随着添加剂制造的进步,继续生产更多的温度和耐热部件,该技术越来越多地用于解决核应用。研究人员在韩国原子能研究所例如(kaeri),有3D打印了一个大型安全阀原子能机构1级阻力质量。

其他地方,这是美国能源部已经投入了3D印刷的核潜力,目前正在与之合作橡树岭国家实验室制造反应器芯。被称为变革挑战反应堆(TCR),MicroreActor正在建造中,以使核工业更容易采用现代技术。

科学家们氩气国家实验室,世卫组织还致力于优化核聚变过程,制定了一种重用高达97%的相关废物的方法。利用3D打印,团队创建了一组相互连接的接触器,能够过滤杂质,疗效高达99.9%。

研究人员的调查结果在题为“陶瓷蜂窝结构的3D印刷潜在核融合应用。“这项研究由Yu Liu,张伟陈,俊杰李,龙王,长士老挝,裴王,长九,永津冯,王宇王和小宇王王王。

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特色图像显示融合反应器内的传统陶瓷卵石床的图。图像通过添加剂制造期刊。

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