- Корейский исследовательский институт атомной энергии разработал металлический порошок, позволяющий напечатать детали контейнера для малых модульных реакторов.
Схема малого модульного реактора (SMR) [Предоставлено Корейским исследовательским институтом атомной энергии]
[Herald Business = корреспондент Ку Бон Хёк] Используя технологию 3D-печати металла, южнокорейским ученым удалось изготовить более безопасные детали контейнера для малого модульного реактора (SMR).
26 января Корейский исследовательский институт атомной энергии сообщил, что исследовательская группа во главе с доктором Кан Сок Хуном из Департамента разработки технологий материальной безопасности разработала металлический порошок, который можно использовать в 3D-печати контейнера SMR, и показала его превосходную характеристику.
Это результат совместного исследования, в котором также приняли участие команда под руководством профессора Рю Хо Чжина из Корейского института передовых технологий (KAIST) и сотрудники компании HANA AMT, специализирующейся на производстве металлических порошков.
В последнее время технология 3D-печати привлекает большое внимание в индустрии деталей для атомных электростанций. Это связано с тем, что детали такой сложной структуры, как атомный реактор, могут быть спроектированы и изготовлены без соединения, что повышает безопасность. Кроме того, нет необходимости в дополнительной отливке и переработке, а также позволяет минимизировать потерю сырья в процессе производства.
В области 3D-печати металлов ключевыми факторами считаются не только оборудование для 3D-печати, но и металлический порошок, который служит сырьем для печати, и технология оптимизации самого процесса печати.
Исследователи во главе с доктором Кан Сок Хуном начали разработку металлического порошка для 3D-печати, которые позволил бы напечатать детали контейнера для SMR. Детали такого контейнера имеет относительно высокое содержание углерода, поэтому напечатать их из микропорошка для 3D печати довольно сложно. Это связано с тем, что подобные порошки имеют низкую текучесть (что затрудняет их движение через сопло) и легко окисляется в процессе производства.
Исследователи изготовили микропорошок круглой формы размером нескольких десятков микрометров (мкм или одна миллионная доля метра) для 3D-печати, который можно использовать в производстве контейнеров для атомного реактора, посредством улучшения процесса газового распыления. Процесс газового распыления - это процесс производства порошка путем распыления инертного газа на расплавленный металл, что предотвращает попадания загрязняющих примесей и окисления. Причем исследователи использовали метод, улучшенный по сравнению с существующими. В частности, при помощи спиральных соплов ученым удалось повысить текучесть порошка, регулируя его размеры во время впрыска газа.
После этого, регулируя мощность лазерного луча, скорость сканирования и количество тепла в процессе 3D-печати, были получены условия процесса, оптимальные для создания деталей с отличной ударопоглощающей способностью.
Сравнив полученные таким образом детали с уже существующими при температурах от -196°C до 80°C, ученые подтвердили превосходную безопасность первых. Существующие детали раскололся при температуре -75°C, но новые детали, изготовленные с помощью 3D-печати, раскололся при температуре -145°C. Другими словами, они хорошо поглощали удары даже в экстремально низких температурах, при которых металлы становятся хрупкими.
Слева направо: доктор Кан Сок Хун (KAERI), профессор Рю Хо Чжин (KAIST) и Ким Хон Муль, генеральный директор HANA AMT [представлены Корейским исследовательским институтом атомной энергии]
Во время работы АЭС контейнер атомного реактора подвергается нейтронному облучению, возникающему от разделения ядра, что делает его все более хрупким. Таким образом, чтобы противостоять воздействию нейтронов, требуется прочный контейнер. Так как температура вязко-хрупкого перехода снижается примерно на 70°C, при предположении того, что расчетный срок службы нынешнего коммерческого реактора составляет 40 лет, новоразработанные материалы, по оценкам, смогут выдержать "сверхдолгое" облучение нейтронами длительностью более 80 лет.
В будущем исследователи планируют работать над стандартизацией технологии производства на основе 3D-печати и получения разрешений регулирующих органов.
«Наш институт проводит передовые исследования не только в проектировании SMR, но и в различных областях» - сказал Чжу Хан Гю, директор Корейского исследовательского института атомной энергии. «Ожидается, что новоразработанный порошок для 3D-печати будет широко использоваться в будущем для производства различных компонентов атомного реактора, включая SMR» - добавил он.
nbgkoo@heraldcorp.com