Chińscy naukowcy wykorzystują technologię druku 3D SLM do produkcji komponentów jądrowych ze stali

Technologia druku 3D jest dobrą technologią wytwarzania skomplikowanych komponentów dla tego typu zastosowań przemysłowych, ponieważ jest w stanie formułować skomplikowane struktury.

W Chińskiej Akademii Nauk zespół naukowców stosowanie stali napromieniowanej antyneuronowo (stal CLAM) jako surowca do budowy ścian i elementów próbnych dla reaktora jądrowego.

Badania, w tym analiza działania materiału, zostały niedawno opublikowane w artykule , zatytułowany "Anizotropia mikrostruktury i jej wpływ na właściwości mechaniczne stali ferrytycznej / martenzytycznej o zmniejszonej aktywacji wytwarzanej metodą selektywnego topienia laserowego" w Journal of Nuclear Materials. Bo Huang, Yutao Zhai, Shaojun Liu i Xiaodong Mao, wszystkie z kluczowym laboratorium akademii Neutroniki i Bezpieczeństwa Promieniowania w Instytucie Bezpieczeństwa Energii Jądrowej (INEST), współautorem pracy.

streszczenie brzmi: "Selektywne topienie laserowe (SLM) jest obiecującym sposobem wytwarzania skomplikowanych elementów stalowych o zredukowanej aktywacji ferrytycznej / martenzytycznej. Stwierdzono i zanalizowano mikrostrukturę zbudowanej w Chinach płytki stalowej o niskiej aktywacji martenzytycznej (CLAM). Twardość, udarność Charpy'ego i próby rozciągania próbek w różnych orientacjach przeprowadzono w temperaturze pokojowej. Wyniki pokazały, że różnica właściwości mechanicznych była związana z anizotropią w mikrostrukturze. Strugarka nieroztopiona porowatości w obszarze granicznym sąsiednich warstw indukowała tryb otwierania / rozciągania, gdy próbki rozciągania równoległe do kierunku budowy były testowane, podczas gdy próbki w kierunku pionowym do budowy pękły w trybie ścinania, a ziarna były ścinane pod kątem nachylenia. Co więcej, energia pochłonięta przez uderzenie (IAE) wszystkich próbek uderzeniowych była znacznie niższa niż w przypadku stali kutej ze stali CLAM, a IAE próbek w kierunku pionowym do kierunku budowy było wyższe niż próbek próbek równoległych do kierunku kompilacji. Udarowe powierzchnie ujawniły, że obciążenie równoległe do warstw konstrukcyjnych spowodowało laminowane rozdarcie między warstwami, a obciążenie pionowe do warstw wywołało pękanie międzykrystaliczne w warstwach. "

Naukowcy zakończyli próbną produkcję reaktora termojądrowego elementy okładzinowe z surowej, drukowanej na 3D stali CLAM. Dokonano tego w celu sprawdzenia, w jaki sposób wykonalna byłaby technologia druku 3D w reaktorach i innym zaawansowanym systemie energii jądrowejkomponenty.

Przeprowadzono kilka eksperymentów, ponieważ naukowcy wydrukowali próbki stali napromieniowanej neutronami po raz pierwszy na ścianie reaktora. Zgodnie z wynikami, gęstość materiału osiągnęła 99,7%, co jest porównywalne z tradycyjnym materiałem stalowym CLAM; oznacza to, że prototyp spełnił swoje wymagania projektowe.

Badanie wykazało również, że drukowanie 3D SLM i jego "kierunkowa charakterystyka krzepnięcia" spowodowały różnice między właściwościami stali i mikrostrukturą. Jednakże, stosując optymalizację zarodkowania puli stopu i optymalizację schematu skanowania, różnice te mogą być znacznie obniżone, a nawet całkowicie wyeliminowane.

Artykuł badawczy pokazuje, że druk 3D można wykorzystać do produkcji złożonej syntezy jądrowej reaktory i inne elementy systemu energii jądrowej. Pokazują również, jak silne są chińskie możliwości w zakresie badań i rozwoju w zakresie elementów druku 3D dla zaawansowanych systemów energii jądrowej.