3D打印的核能安全閥
以美國(guó)為例自2007年以來(lái)美國(guó)已投產(chǎn)了24座反應(yīng)堆。為了確保這些工廠繼續(xù)安全運(yùn)行并且避免再次發(fā)生過(guò)去的災(zāi)難請(qǐng)經(jīng)常對(duì)其進(jìn)行維護(hù)和維修。但是KAERI團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)某些安全關(guān)鍵部件的短缺例如用于減輕堆芯壓力的化學(xué)和體積控制系統(tǒng)（CVCS）閥門(mén)。
具體而言CVCS用于在反應(yīng)堆內(nèi)執(zhí)行流體供應(yīng)或流量任務(wù)并且雖然可以部署在其他地方但安全級(jí)閥門(mén)始終必須滿(mǎn)足某些標(biāo)準(zhǔn)。例如核部件在部署之前必須通過(guò)水壓運(yùn)行和流量測(cè)試并且以前證明按需創(chuàng)建足夠有彈性的組件是困難的。
閥門(mén)設(shè)備由三個(gè)獨(dú)立部分組成
根據(jù)KAERI科學(xué)家的說(shuō)法僅金屬3D打印還不足以替代傳統(tǒng)生產(chǎn)以制造核備用件。但是通過(guò)將定向能量沉積（DED）技術(shù)與5軸CNC加工相結(jié)合該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)他們能夠以所需的極高精確度來(lái)制造復(fù)制品。
研究人員的鉻和鎳基閥門(mén)具有3D打印的閥體閥蓋和閥籠組裝后對(duì)300mm裝置進(jìn)行了嚴(yán)格的評(píng)估。在壓力測(cè)試期間發(fā)現(xiàn)設(shè)備的層邊界充當(dāng)殘余應(yīng)力的焦點(diǎn)從而使強(qiáng)度降低了7-8％。
同樣當(dāng)CVCS在1100攝氏度的熱等靜壓機(jī)（HIP）中進(jìn)行后處理時(shí)其完整性降低了33％比傳統(tǒng)閥門(mén)高出18％。不過(guò)就穩(wěn)定的性能及其“疲勞極限”而言這種增材制造的設(shè)備的抗拉強(qiáng)度為202.6 MPa優(yōu)于商用產(chǎn)品。
總體而言研究小組得出結(jié)論盡管對(duì)熱處理產(chǎn)生了反應(yīng)但其附加閥的恒定強(qiáng)度足以使其最終使用?？紤]到該小組的CECS復(fù)制了1類(lèi)類(lèi)別的組件國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)的核監(jiān)管機(jī)構(gòu)會(huì)將其歸類(lèi)為“其失效會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重程度高的后果的部分”。3D打印部件的強(qiáng)度確實(shí)得到了高度贊揚(yáng)。
