आर्गोन लॅबचे 3D प्रिंटिंग यशस्वी परिणाम अणु रिअँक्टर मंजुरीला गती देऊ शकतो

उत्पादन आणि अणु नियमन

अत्याधुनिक अणु रिअँक्टर एक विरोधाभास समोर आहेत: आजकाल विकसित केले जाणारे डिজाइन विद्यमान Light-water reactors पेक्षा अधिक सुरक्षित, अधिक कार्यक्षम आणि अधिक लचकदार असू शकतात, परंतु त्यांच्या बांधकामाचे नियंत्रण करणारे नियामक मार्ग मागील पिढीच्या उत्पादन पद्धतींसाठी लिहिले गेले आहेत. कोड लिहिताना उपलब्ध नसलेली किंवा अव्यावहारिक असलेली सामग्री आता उच्च अचूकतेसह तयार केली जाऊ शकते — परंतु अधिकृत मंजुरी प्रक्रियांच्या माध्यमात्वे कित्येक वर्षांचा अणु घटकांमध्ये कायदेशीरपणे वापर करता येत नाही.

Argonne National Laboratory हे अंतर भरण्यासाठी कार्यरत आहे. Argonne संशोधकांनी American Society of Mechanical Engineers ला एक मसुदा Code Case सादर केला आहे जो High-temperature अणु रिअँक्टर अनुप्रयोगांसाठी घटकांसाठी Laser Powder Bed Fusion — एक उच्च-अचूक additive manufacturing तंत्र — वापरण्यास सक्षम बनवेल. जर कोड बदल मंजूर केला गेला, तर हे पारंपरिक मशीनिंग पद्धती सामर्थ्य नाही अशा ज्यामितीय जटिलता आणि सामग्री गुणधर्मांसह nuclear-grade भाग तयार करण्याचे दरवाजे उघडेल.

Laser Powder Bed Fusion काय ऑफर करते

Laser Powder Bed Fusion सर्वात सक्षम धातू 3D printing प्रक्रियांपैकी एक आहे. एक high-powered laser मिलिमीटरच्या अंशांमध्ये मोजल्या जाणार्या वैशिष्ट्य रिজोल्यूशनसह layer by layer धातू पाउडर निवडक्या परिच्छेद करते, जटिल अंतर्गत भूमिती, optimized cooling channels, आणि संशोधित सामग्री संयोजन सह भाग तयार करते जे ठोस स्टॉक मधून मशीन करणे अव्यावहारिक किंवा अशक्य असेल. अणु रिअँक्टर घटकांसाठी, हे अभियंत्यांना गतिशीलता देते ज्या डिजाइन स्वातंत्र्य वापरणे त्यांना पूर्वी शक्य नव्हते.

उच्च तापमान आणि neutron flux लक्षांना आधीन असलेले Reactor घटकांना precise microstructural गुणधर्म असलेली सामग्री आवश्यक आहे. पारंपरिक उत्पादन साधारण भूमितीमध्ये ते गुणधर्म प्राप्त करण्यासाठी carefully controlled heat treatment आणि machining अनुक्रम वापरते. LPBF एक deposited layer च्या thermal history ला laser parameters द्वारे नियंत्रित करून जटिल आकृतींमध्ये समान किंवा superior microstructures तयार करू शकते. परिणाम हा एक भाग आहे जो traditional manufacturing गुणवत्तेशी समान किंवा त्यापेक्षा अधिक असून thermal performance सुधारते, वजन कमी करते, किंवा assembly सुलभ करते.

ASME Code Case प्रक्रिया

ASME Boiler आणि Pressure Vessel Code हा United States मधील nuclear facilities मध्ये pressure-bearing उपकरणांचा आधिकारिक तांत्रिक मानक आहे. nuclear safety-related घटकांमध्ये वापरल्या जाणार्या सामग्री आणि प्रक्रिया licensed facilities मध्ये समाविष्ट केल्या जाण्यापूर्वी स्पष्ट Code Case मंजुरीची आवश्यकता असते. ती मंजुरी प्राप्त करण्यासाठी technical data सादर करणे आवश्यक आहे material properties, manufacturing process controls, आणि non-destructive examination methods बद्दल ASME committees ला जे नवीन Code Cases ची पुनरावलोकन आणि मताधिकार करतात.

Argonne चा मसुदा Code Case सादरीकरण LPBF साठी त्या प्रक्रियेचा औपचारिक प्रारंभ आहे. टीमने LPBF-produced stainless steel आणि nickel alloy नमुन्यांवरील mechanical properties वर डेटा एकत्रित केला आहे advanced reactor operation शी संबंधित तापमान श्रेणीमध्ये, आणि आणु सेवेसाठी आवश्यक अन्यूनतमांशी समान किंवा अधिक गुणधर्म असल्याचे दाखविले आहे.

पूरवठा साखळी आणि डिजाइन प्रभाव

विशेष घटकांच्या अणु उद्योगाची पूरवठा साखळी लक्षणीयरीत्या मर्यादित आहे. nuclear-grade forgings, castings, आणि machined घटक उत्पादन करण्यास सक्षम manufacturers च्या विश्वाचे आकार लहान आहे, त्यांच्या qualification प्रक्रिया दीर्घ आहेत, आणि गंभीर भागांच्या lead times सर्व वर्षांमध्ये मोजल्या जातात. या पूरवठा साखळी병 advanced nuclear प्रकल्पांचा निर्माण होऊ शकणार्या गतीसाठी मर्यादक घटक म्हणून वारंवार ओळखला गेला आहे.

LPBF manufacturing साठी पारंपरिक nuclear component production साठी समान विशेष foundry infrastructure आवश्यक नाही. एकदा एक manufacturer ला आपल्या विशिष्ट LPBF प्रक्रिया आणि उपकरणांसाठी Code Case मंजुरी मिळते, तर तो novel reactor घटक produce करू शकतो lead times सह साप्ताहिकांमध्ये मोजल्या जातात साधारण भागांसाठी, आणि महिन्यांमध्ये मोजल्या जातात अनेक वर्षांऐवजी जटिल घटकांसाठी.

अत्याधुनिक Reactor टाइमलाइन दबाव

Argonne चा Code Case प्रयास advanced reactor deployment सुरु करणार्या वाढत्या तातडीपणा प्रतिबिंबित करते. डझनभर advanced reactor डिजाइन — microreactors दुर्गम स्थानांसाठी, molten salt डिजाइन, आणि high-temperature gas reactors यांचा समावेश — NRC पुनरावलोकन प्रक्रियांमधून प्रगति करत आहेत असे अपेक्षा करून की काहींना अगळे काही वर्षांत construction permits मिळेल. त्या प्रत्येक डिजाइनला qualified घटकांची पूरवठा साखळी आवश्यक आहे, आणि LPBF हे approved manufacturing पद्धति म्हणून उपस्थित नसल्याने design flexibility ला मर्यादा आली आहे.

जर Code Case ASME समीक्षणातून normal schedule मधून पुढे जाते, तर मंजुरी दोन ते तीन वर्षांत येऊ शकते — सर्वात advanced next-generation प्रकल्पांच्या construction timelines शी संरेखित होऊन आणि एक manufacturing option प्रदान करून जो वर्तमान पिढीच्या reactor डिजाइनसाठी अस्तित्वात नव्हता.

हा लेख Interesting Engineering द्वारे रिपोर्टिंगवर आधारित आहे. मूळ लेख वाचा.