الصناعة تلتقي باللوائح النووية
تواجه المفاعلات النووية المتقدمة مفارقة: التصميمات قيد التطوير اليوم يُفترض أن تكون أكثر أماناً وكفاءة ومرونة من المفاعلات الحالية، لكن المسارات التنظيمية التي تحكم بنائها كُتبت للجيل السابق من طرق التصنيع. المواد التي كانت غير متاحة أو غير عملية عند كتابة الرموز يمكن الآن إنتاجها بدقة عالية - لكن لا يمكن استخدامها قانوناً في المكونات النووية حتى تحصل على موافقة رسمية من خلال عمليات المعايير التي قد تستغرق سنوات عديدة.
يعمل Argonne National Laboratory على سد تلك الفجوة. قدم الباحثون في Argonne مسودة Code Case إلى جمعية ASME للمهندسين الميكانيكيين من شأنها تمكين استخدام Laser Powder Bed Fusion - تقنية تصنيع إضافية عالية الدقة - للمكونات المستخدمة في تطبيقات المفاعلات النووية عالية الحرارة. إذا تمت الموافقة، فإن تغيير الرمز سيفتح الباب أمام تصنيع أجزاء درجة نووية بتعقيد هندسي وخصائص مادية لا تستطيع طرق المعالجة الآلية التقليدية تحقيقها بكفاءة.
ما تقدمه Laser Powder Bed Fusion
Laser Powder Bed Fusion هي واحدة من أكثر عمليات طباعة المعادن ثلاثية الأبعاد قدرة. يقوم ليزر عالي الطاقة بدمج مسحوق المعادن بشكل انتقائي طبقة تلو الأخرى، مع دقة الميزات تُقاس بأجزاء من الملليمتر، لإنتاج أجزاء ذات أشكال هندسية معقدة وقنوات تبريد مُحسّنة وتركيبات مادية مخصصة لا تكون عملية أو مستحيلة لمعالجتها من مخزون صلب. بالنسبة لمكونات المفاعلات النووية، يترجم هذا مباشرة إلى حرية التصميم التي لم يتمكن المهندسون من الاستفادة منها سابقاً.
تتطلب مكونات المفاعل الخاضعة لدرجات حرارة عالية وتدفق النيوترونات مواد ذات خصائص دقيقة للهيكل الجزيئي. تعتمد التصنيع التقليدي على تسلسلات معالجة حرارية وآلية محكومة بعناية لتحقيق تلك الخصائص في أشكال هندسية بسيطة. يمكن لـ LPBF إنتاج هياكل جزيئية معادلة أو أفضل في أشكال معقدة عن طريق التحكم في السجل الحراري لكل طبقة مترسبة من خلال معاملات الليزر. والنتيجة هي جزء يطابق أو يتجاوز جودة التصنيع التقليدي مع تمكين أشكال هندسية تحسن الأداء الحراري أو تقلل الوزن أو تبسط التجميع.
