变革挑战核反应堆：MicroreActor使用3D打印构建

在Ornl的能源制造演示设施部门，为工业合作伙伴Kairos Power生产了该部件的反应堆的缩小原型。

Oak Ridge国家实验室能源制造示范工厂系的科学家们对奖品进行了奖励：转型挑战反应堆或TCR，使用3D印刷和其他新方法建造的MicroreActor将由2023升起并运行。

但他们的最终目标比单一反应堆更大：它也在彻底改变核工业的制造 - 以及其他行业。

这意味着外部公司已经从TCR计划中学习了什么。

变革挑战反应堆演示程序使用热成像来主动监测不锈钢直接沉积到3D打印组件。

“正如我们正在为TCR开发这一框架，我们也从事可以从添加剂制造和数据分析技术中受益的公司，”沉积科学和技术的团队领导者奥诺尔的Ryan Dehoff说。“我们已经向他们展示了优势3D打印可以提供 - 特别是在核工业中 - 现在我们正在与他们合作开始意识到其中一些优势。”

一个例子是凯索斯力量。

泵的一部分

基于加利福尼亚的Kairos也希望在紧凑的时间线上开发创新的核技术，这为公司带来了与ORNL合作，为自己的反应堆原型制作了一个特定的部件。

该部件是封闭的泵叶轮，换热器环的一部分，其设计用于通过热源将熔盐移动。它需要承受高达600摄氏度的温度，并且需要完全适合其其余原型，因此它的工作方式没有方差。

它需要完全正确的形状，完全正确的尺寸，恰好是正确的表面。

那是先进制造卓越的地方。没有它，凯索斯必须制作模具，然后在曾经测试之前铸造，完成和机器机器 - 一个成本且可能需要一个月或更长时间的过程。在结束测试之前，大多数公司将在两次或三个迭代中出现。通过制造业的下一天转变，Ornl团队与Kairos工程师合作，调整他们的设计，以便在不影响组件的性能的情况下调整他们的添加剂制造。

“TCR正在做的是改变核能范式的重要性，”凯索斯首席核官员和国家工程学会选举成员的Per Peterson表示。“但我认为TCR还改变了我们国家实验室的范式，以回到他们最重要的能力 - 他们已经在50年前已经击中的酒吧。”

由于在转型挑战反应堆程序中使用的技术相同，ORNL可以使用添加剂制造来连续调节原型，以快速的顺序生产一系列部件进行测试。

借助添加剂制造技术，ORNL可以采用计算机辅助设计，或CAD，文件，3D打印缩放原型，并将其提供给公司，以便在其环境中进行测试，以便与其特定应用程序相关。如果需要修改，无论多么轻微，CAD文件都可以调整，再次打印，然后再次测试，修改和再次打印，以敏捷方式，直到满足最佳规格。

“而不是尝试两种设计，我们可能会尝试20，”Dehoff说。“它使设计非常快速的设计迭代，最终设计，然后是全面的生产。”

TCR是第一个开发和展示广泛的数字平台，该平台结合了对印刷和数据分析的连续监控，以证明苛刻的制造部件的质量要求要求核应用要求的要求。公司不仅收到部分，而且还收到与部件各方面相关的数字数据。随着测试结果进来，工程师可以将性能与嵌入式监控的制造数据相关联。

“与ornl的关系加强了我们的技术开发计划，为凯索斯电力的先进反应堆，专门在先进的制造中，”凯索斯联合创始人兼首席技术官爱德华布兰德福德博士说。“这种伙伴关系创造了灵活性和能力，使我们通过我们的迭代开发方法越来越聪明。”

解决供应链问题

如果公司需要五个项目而不是500个？

祝你好运找到一个愿意制作模具和制造这么少数的铸造公司 - 即使一个人愿意，即使是愿意，成本可能会令人望而却步。

“如果添加制造优势在低量生产中，具有高质量的生产，在供应链中存在困难的严格要求，”如必须等待足够大的顺序来证明生产批次，称叙述科学列表和技术。“转变是日子，而不是数周到几个月。”

最重要的是，由于它能够考虑一千个不同的变量然后理解它们，先进的制造可以生产已经“合格”的物品 - 即，可以确切地知道它们将如何执行它们。

对于紧密规定的核工业，这些细节至关重要，Dehoff表示，这种生产组件的新方式可以是游戏更换者。

“对于TCR，我们正在使用这个数字平台来证明核反应堆内的组件，因此这种快速的设计迭代非常重要，”Dehoff说。“我们永远不会与传统项目这样做。”

他说，Ornl是这样一个目标的理想场所，因为核工程师，包括核工程师，材料科学家，数据科学家，机器人工程师，系统工程师，以及最终，最终，工程师，以及最终的行业合作伙伴。

“我们希望确保TCR在瓶子里没有完成，”Dehoff说。“对核社会必须具有广泛的社会影响和广泛适用性。核工业将在TCR内部开发的事情推动开发并降低成本。“

Henry Korellis致力于凯索斯工程检测，表示这是一个“真正令人满意的经验”，与ORNL合作建立先进的反应堆原型组件 - 并在第一个构建中找到，优化的叶轮流动路径和材料与系统完全匹配要求。

“这次三通伙伴关系在凯索斯电力，高性能流体系统伙伴Barber-Nichols和橡树岭之间证明的效率正在加速我们对清洁的未来，我很自豪地成为一部分，”Korellis说。

TCR由Doe的核能办公室支持。

UT-Battelle负责能源部科学办公室的ORNL，这是美国物理科学基础研究的最大支持者。科学办公室正在努力应对当今时代最紧迫的挑战。