製造と原子力規制の出会い
先進的な原子力炉は逆説に直面しています：今日開発されているデザインは、既存の軽水炉よりも安全で、より効率的で、より柔軟であることを意図していますが、その建設を管理する規制上の道筋は、前世代の製造方法のために書かれました。コードが書かれた時点では利用不可能または実用的でなかった材料は、現在高い精度で製造可能ですが、標準化プロセスを通じて正式な承認を受けるまで、原子力成分で合法的に使用することはできません。これには多くの年がかかります。
アルゴンヌ国立研究所はそのギャップを埋めるために取り組んでいます。アルゴンヌの研究者は、American Society of Mechanical EngineersにCode Caseのドラフトを提出しました。これにより、Laser Powder Bed Fusion（高精度の付加製造技術）を高温原子力炉応用に使用される部品に使用できるようになります。承認された場合、コードの変更により、従来の機械加工方法では効率的に達成できない幾何学的複雑さと材料特性を備えた原子力グレードの部品を製造できるようになります。
Laser Powder Bed Fusionが提供するもの
Laser Powder Bed Fusionは、利用可能な最も有能な金属3Dプリンティングプロセスの1つです。高出力レーザーが金属粉をレイヤーごとにレイヤーで選択的に融合させ、フィーチャ解像度はミリメートルの端数で測定され、複雑な内部幾何学的形状、最適化された冷却チャネル、および固体在庫から機械加工するには不実用的または不可能なカスタマイズされた材料組成を備えた部品を製造します。原子力炉コンポーネントの場合、これは直接的に設計の自由につながります。エンジニアは以前これを活用できませんでした。
高温と中性子束に晒される炉コンポーネントには、正確な微細構造特性を持つ材料が必要です。従来の製造は、簡単な幾何学的形状でそれらの特性を達成するために、慎重に制御された熱処理と機械加工のシーケンスに依存しています。LPBFは、レーザーパラメータを通じて各堆積層の熱履歴を制御することにより、複雑な形状で同等または優れた微細構造を生成できます。結果として、従来の製造品質と同等またはそれを超える部品ですが、熱性能を改善し、重量を削減し、アセンブリを簡素化するジオメトリを有効にします。
