美国DREAM TEAM利用3D打印技术为核反应堆打造钨屏蔽

2024-10-07 08:23    美国核电

Sougata Roy 实验室里正在工作的 3D 打印机DREAM TEAM代表为极端应用和管理的钨增材制造开发一个强大的生态系统。随着对碳排放的日益关注以及未来几十年实现净零排放的目标,核能作为潜在的无碳能源受到重视。核裂变发电是美国最大的清洁能源之一。美国能源信息署的数据显示,核裂变发电占电力供应的19%,而风力涡轮机仅占10%。为了进一步发展核聚变技术,DOE组建了DREAM TEAM。DREAM TEAM是什么?DREAM TEAM由爱荷华大学机械工程系助理教授...


Sougata Roy 实验室里正在工作的 3D 打印机

DREAM TEAM代表“为极端应用和管理的钨增材制造开发一个强大的生态系统”。

随着对碳排放的日益关注以及未来几十年实现净零排放的目标,核能作为潜在的无碳能源受到重视。

核裂变发电是美国最大的清洁能源之一。美国能源信息署的数据显示,核裂变发电占电力供应的19%,而风力涡轮机仅占10%。

为了进一步发展核聚变技术,DOE组建了DREAM TEAM。

DREAM TEAM是什么?

DREAM TEAM由爱荷华大学机械工程系助理教授Sougata Roy领导,团队成员包括北达科他大学机械工程系助理教授Yachao Wang,以及来自DOE三个国家实验室(艾姆斯国家实验室、阿贡国家实验室和橡树岭国家实验室)的研究人员。

Roy将他在增材制造(3D打印)方面的专业知识带入团队,他将利用这些知识制造核反应堆内部的热屏蔽和组件。

尽管Roy之前的研究与清洁能源无关,但他对参与该领域充满热情。“这个项目让我兴奋的一个主要原因是与核能合作。这种零排放电力对未来至关重要,”Roy在一份声明中表示。

Sougata Roy正在领导一个项目,探索加工钨用于核反应堆的新方法。图片来源:Christopher Gannon/爱荷华大学。

DREAM TEAM将如何使用钨?

DREAM TEAM项目是美国能源部既定计划刺激竞争性研究(EPSCoR)的一部分,旨在建设美国能源相关能力。

在DREAM TEAM,研究人员将使用钨,这是核反应堆内壁的首选材料,因为它具有高熔点并能承受高温。它也是聚变反应堆壁的首选材料,因为它在受到中子辐射轰击时能抵抗侵蚀,并且不会保留高水平的放射性氚。

使用钨的挑战在于它坚硬但易碎,难以融入制造工艺。

Roy领导的团队将使用激光粉末喷射定向能量沉积技术来3D打印钨。在这种处理钨的非常规方法中,研究团队将在氧气控制条件下使用激光,将钨金属逐层打印到核反应堆壁上。

该项目获得的100万美元资助还将使团队能够购买设备来分析和描述3D打印样品的机械性能。作为研究人员,Roy热衷于基于物理的建模和计算模拟,这是3D打印之前所必需的。

研究人员将利用机器学习和人工智能,根据实验结果建立理论。但钨只是一个开始。

“我们将从纯钨开始。最终,我们将开发新的合金来解决开裂问题,”Roy在新闻稿中补充道。

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