Reaktory jądrowe z drukarki, czyli jak druk 3D zrewolucjonizuje rynek energii

Oak Ridge National Laboratory (ORNL) opracowało nowatorską metodę druku 3D, która obejmowała wykorzystanie metali oraz zaawansowanych technologicznie kompozytów. Wyprodukowane z jej wykorzystaniem elementy znalazły zastosowanie w przemyśle lotniczym i medycznym, ale najwyraźniej na tym się nie skończy, bo ta addytywna technologia produkcji jest również postrzegana jako ta kluczowa do produkcji małych, bezpiecznych reaktorów jądrowych nowej generacji. Stąd współpraca USNC z ORNL.

Technologia druku opracowana przez ORNL sprawi, że reaktory jądrowe z drukarki staną się tańsze i lepsze

Firma Ultra Safe Nuclear Corp. (USNC) z siedzibą w Seattle, licencjonuje wspomnianą nowatorską technologię druku 3D od Oak Ridge National Laboratory. Dzięki niej może produkować elementy reaktorów jądrowych nie z metali, lecz z ceramiki technicznej. Tak się składa, że ta jest znacznie bardziej odporna na promieniowanie i ekstremalne temperatury, co pozwala na przyspieszenie rozwoju bezpiecznych i niedrogich reaktorów nowej generacji.

Czytaj też: Naukowcy przewyższyli matkę naturę. Dokonał tego inspirowany owadami dron LAZA

Propozycja USNC streszcza się w dwóch punktach i obejmuje projektowanie z natury bezpiecznych i wysoce zaawansowanych systemów energii jądrowej, które są zasilane wysoce bezpiecznymi i odpornymi na temperaturę materiałami

– powiedział Kurt Terrani, wiceprezes wykonawczy działu Core w USNC.

Obecne reaktory wymagają nakładów finansowych rzędu miliardów dolarów, ale USNC ma w planach produkcje mikro-reaktorów modułowych, których koszt zamknie się w dziesiątkach milionów. Plany zakładają uruchomienie pierwszego reaktora do 2026 roku, którego zapowiadana bezpieczna konstrukcja opiera się na wytrzymałym paliwie wykonanym z mikroskopijnych cząstek uranu pokrytych ceramiką, które są zamknięte w matrycy z węglika krzemu.

Czytaj też: Wyjaśniamy HDMI 2.1a i funkcję SBTM. Dlaczego najwięcej zyskają gracze?

Wracając jeszcze do same technologii druku, ta łączy druk strumieniowy z wykorzystaniem spoiwa ze specjalnym procesem produkcji ceramiki, co pozwala na projektowanie nowych, złożonych geometrii poszczególnych elementów. Z kolei wspomniany węglik krzemu, to rodzaj ceramiki inżynieryjnej wykorzystywany np. w pancerzach czołgów oraz w specjalistycznych urządzeniach elektronicznych i lotniczych.

Problem z nim związany sprowadza się do samej produkcji, bo tworzenie skomplikowanych kształtów elementów reaktora z takiej ceramiki jest niezwykle trudne przy użyciu konwencjonalnych metod. Te problemy rozwiązuje właśnie nowatorska technologia druku 3D, która umożliwi m.in. szybszą i bardziej ekonomiczną produkcję komponentów reaktora. Dlatego też firma USNC będzie ją wykorzystywać do wytwarzania powłok z węglika krzemu dla paliwa jądrowego, a także do produkcji niepaliwowych komponentów strukturalnych dla swoich reaktorów.

Czytaj też: Ta nowa technologia może utrudnić kopiowanie banknotów i dokumentów

Druk 3D z węglika krzemu to nowa technologia, która oferuje nowe możliwości, ale będzie również wymagać dokładnej weryfikacji, aby zapewnić, że powstałe materiały i ich wydajność spełniają surowe wymagania licencyjne i regulacyjne w zakresie energetyki jądrowej. Na szczęście naukowcy z laboratorium Oak Ridge przeprowadzili w ostatnich latach szeroko zakrojone testy tych nowych materiałów drukowanych w 3D poza i wewnątrz reaktorów jądrowych

– powiedział Kurt Terrani, wiceprezes wykonawczy działu Core w USNC.

USNC planuje wykorzystać doświadczenie Oak Ridge w zakresie druku 3D, budując nowy pilotażowy zakład produkcji paliwa w pobliżu kampusu laboratorium we wschodnim Tennessee. Partnerstwo to może być znaczącym impulsem dla rozwoju druku 3D w energetyce jądrowej.