فولاد چاپ سه‌بعدی از آزمایش هسته‌ای جان سالم به در برد
به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، دانشمندان آزمایشگاه ملی اوک ریج وزارت انرژی آمریکا با موفقیت کپسول‌های فولادی ضد زنگ چاپ سه‌بعدی را درون یکی از قدرتمندترین رآکتور‌های جهان روشن کردند و ثابت کردند که این کپسول‌ها می‌توانند گرما را تحمل کنند. این نقطه عطف جدیدی در تحقیقات هسته‌ای محسوب می‌شود.
این تیم دو کپسول آزمایشی را در رآکتور ایزوتوپ با شار بالا (HFIR) آزمایشگاه آزمایش کرد، تأسیساتی که به دلیل ارائه یکی از بالاترین محیط‌های شار نوترونی در جهان شناخته می‌شود.
این کپسول‌ها که از فولاد ضد زنگ ۳۱۶H ساخته شده‌اند، برای نگهداری مواد نمونه در طول آزمایش‌های پرتودهی طراحی شده‌اند.
چاپ قطعات، محدودیت‌های آزمایش
این کپسول‌ها که هم به عنوان مانع فشار و هم به عنوان مانع مهار عمل می‌کنند، به محققان کمک می‌کنند تا بررسی کنند که چگونه مواد مختلف به شرایط شدید هسته‌ای واکنش نشان می‌دهند، که بخش مهمی از اجزای واجد شرایط برای استفاده در رآکتور است.
برای ساخت کپسول‌ها، مرکز نمایش تولید اوک ریج از یک سیستم همجوشی پودری لیزری برای چاپ سه‌بعدی قطعات فولادی ضد زنگ استفاده کرد.
این نوع خاص از فولاد به دلیل استحکام در دمای بالا، مقاومت در برابر خوردگی و تابش و عملکرد اثبات شده در سطح هسته‌ای، ارزشمند است.
کپسول‌ها پس از چاپ، قبل از گذراندن یک دوره تابش یک ماهه در HFIR، توسط گروه مهندسی تابش ORNL مونتاژ و تأیید صلاحیت شدند.
کپسول‌ها کاملاً سالم برداشته شدند و گامی مهم در نشان دادن این موضوع برداشتند که اجزای تولید شده به روش افزایشی می‌توانند استاندارد‌های ایمنی سختگیرانه مورد نیاز در محیط‌های هسته‌ای را برآورده کنند.
این آزمایش موفقیت‌آمیز، راه را برای طراحی و تولید اجزای هسته‌ای آینده با استفاده از روش تولید افزایشی هموار می‌کند.
رایان دهوف، مدیر MDF در ORNL، گفت: «همانطور که ما قابلیت اطمینان این اجزای چاپ‌شده را نشان می‌دهیم، به آینده‌ای نگاه می‌کنیم که در آن تولید افزایشی ممکن است به یک روش استاندارد در تولید سایر قطعات مهم راکتور تبدیل شود.»
از پودر تا قدرت
HFIR یکی از بالاترین محیط‌های شار نوترونی جهان را فراهم می‌کند و به محققان اجازه می‌دهد سوخت‌ها و مواد را تحت شرایطی مانند یک راکتور هسته‌ای آزمایش و تأیید کنند.
ساخت و تایید صلاحیت کپسول‌های آزمایشی برای پرتودهی نمونه‌های سوخت و مواد، فرآیندی پرهزینه و زمان‌بر است و نیاز به مواد و طرح‌های سفارشی دارد.
با بهره‌گیری از تولید افزایشی، تیم محققان قصد دارد فرآیندی را که به طور سنتی پرهزینه و زمان‌بر بوده است، ساده‌سازی کند.
ریچارد هاوارد، رهبر گروه در بخش انرژی هسته‌ای و چرخه سوخت در ORNL، گفت: «از جوامع تحقیقاتی مواد و سوخت‌های هسته‌ای خواسته می‌شود که فناوری‌های پیشرفته رآکتور را برای دوام آوردن در شرایط بسیار سخت، واجد شرایط کنند. تولید افزایشی، مجموعه ابزار‌های گروه من را برای توسعه آزمایش‌های نوآورانه برای پشتیبانی از این نیاز حیاتی گسترش خواهد داد.»
کپسول‌های آزمایشی سفارشی معمولاً به مواد تخصصی و جدول زمانی طولانی ساخت نیاز دارند. چاپ سه‌بعدی پتانسیل کاهش زمان و هزینه را ارائه می‌دهد و راه را برای نوآوری سریع‌تر در تحقیقات مواد و سوخت‌های هسته‌ای هموار می‌کند.
این کار توسط برنامه‌ی فناوری‌های پیشرفته‌ی مواد و تولید وزارت انرژی حمایت مالی شده است.
HFIR به عنوان یک مرکز کاربری دفتر علوم وزارت انرژی فعالیت می‌کند، در حالی که مرکز نمایش تولید بخشی از یک کنسرسیوم ملی است که بر تغییر قابلیت‌های تولیدی ایالات متحده متمرکز است.