西屋公司將在2018年安裝第一台3D列印的核反應爐燃料部件

3D列印技術正在越來越多地貫穿整個電力行業， 核能是一個重要的發展領域。 繼續這一趨勢， 商用核反應爐中首款3D列印燃料元件將在2018年秋季安裝。 西屋公司將是實現這一3D列印的里程碑的公司， 目前在美國能源部的支持下正在研究各種不同的增材製造過程。

西屋公司目前正計畫在商業核反應爐中安裝由AM 316L不銹鋼和非AM 304製成的頂針堵塞裝置。 斯洛維尼亞的Krsko核電站最近安裝了一個3D列印部件， 西門子公司用一種3D列印技術製造了替代一個過時的防火泵。 GE Hitachi在這方面也一直很活躍， 領導一個專案， 將舊部件換成3D列印替代品， 以保持工廠運轉。

西屋公司正計畫使用3D列印技術， 不僅要取代過時的元件設計， 還要為下一代核電站的反應堆生產原型和燃料部件。 目前正在嘗試使用AM鑄造模具生產安全相關的鑄件， 包括更換大型支架和電動機軸承座。

研究希望證明3D列印過程可以用來減少許多鑄件的成本和生產時間， 包括閥體和管道的連接部分。 3D列印方法的靈活性也使得設計人員能夠製造出更複雜的鑄件， 這在傳統的砂型鑄造中是不可能的。

能源部對西屋公司的支持可以追溯到去年， 當時美國能源部向西屋公司撥款800萬美元， 用於幾個重點推進創新技術的研發項目， 其中包括為期三年的核原料粉末床融合增材製造工藝。 2017年7月， 美國能源部再次向西屋公司撥出83萬美元的聯邦資金， 用於研究通過輕水反應堆（LWR）增材製造工藝生產的鋯合金的中子輻射效應。

根據西屋公司先進製造專家Clint Armstrong的說法， 3D列印技術可以將替換反應器部件的製造成本降低一半。 他說：“對於某些替代鑄件，

使用目前AM鑄造模具和相關的鑄造工藝的成本估算， 這些成本和交貨時間減少估計看來仍然是合適的。 ”阻止AM更廣泛實施的主要障礙是這些工藝所使用的許多材料缺乏性能資料。 “合格AM材料的主要挑戰是基於原料材料的材料性能和總體部件品質的可變性， AM工藝參數和零件幾何形狀......為了解決這個問題， 大多數使用者正在列印多個零件進行破壞性測試， 以及多個帶有生產零件的測試樣品。 ”他說。

為了加快速度， 讓3D列印革命在核工業中獲得一些動力， 西屋目前正在與電力研究院（EPRI）、橡樹嶺國家實驗室的製造演示設施、田納西大學和勞斯萊斯大學合作， 開發“線上監測和集成計算材料工程過程”， 以減少AM的鑒定過程。 美國核管理委員會（NRC）的官員最近還與來自行業和研究界的核電AM支持者會面， 討論標準化程式， 並計畫於11月下旬在華盛頓舉行為期兩天的研討會。

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