3D tisk vyrábí aktivní zónu mikroreaktoru

V roce 2019 byl v Oak Ridge National Laboratory (ORNL) amerického ministerstva energetiky zahájen program Transformation Challenge Reactor (TRC), jehož cílem má být vyprojektování, výroba a provoz demonstračního mikroreaktoru do roku 2023. Tento program posunuje kupředu pokrok, kterého bylo dosaženo v ORNL v oblasti výroby materiálů, jaderné vědy, jaderného inženýrství, výpočetní techniky, analýzy dat a v dalších oblastech. TRC uvede do života nové pokročilé materiály a používání integrovaných sensorů a kontrolních přístrojů, které umožní vznik vysoce optimalizovaného efektivního systému, díky němuž bude možno snižovat náklady, spoléhat se na vědecký pokrok a kde vznikne možnost uskutečňovat nové cesty v oblasti projektování, výroby, licencování a provozu jaderných zařízení. Ministerstvo spustilo tento program v rámci hledání nových přístupů, jak co nejrychleji a nejekonomičtěji rozvíjet energetická řešení při přechodu na zajišťování spolehlivé a čisté energie.

Program TRC již dokončil několik základních experimentů, včetně výběru projektu aktivní zóny a tříměsíčního testování, které demonstrovalo vhodnost nových výrobních technologií umožňujících rychlou výrobu prototypu aktivní zóny reaktoru. Výzkumníci se nyní zaměřují na vylepšování vybraných projektů a procesů, které podpoří optimální a spolehlivý energetický systém.

Aktivní zóna reaktoru TCR bude vyrobena pokročilým způsobem a umístěna dovnitř konvenčně vyrobené standardní tlakové nádoby z nerez oceli kvality 304 H. Aktivní zóna se skládá z pokrytých palivových částic nitridu uranu umístěných uvnitř struktury z karbidu křemíku. Palivové bloky jsou uspořádány uvnitř struktury vyrobené z nerez oceli jakosti 316 L a jsou proloženy moderátorovými články z hydridu yttria. Hydridický moderátor minimalizuje množství kvalitního nízkoobohaceného uranu, potřebného k dosažení kritického stavu. Reaktorový systém bude umístěn v odvětrávaném prostoru budovy ORNL. TRC bude již čtrnáctým jaderným reaktorem, který byl v ORNL vybudován.

Výzkumníci pracují v posledních třech měsících velmi usilovně na tom, aby se tento program stal skutečností. Ukazuje se, že aktivní zónu reaktoru bude možné vyrobit s pomocí 3D tiskárny. Tato technologie otevře stavidla pro nové inovace v celém jaderném průmyslu. Program vytvoří také digitální platformu pro tiskárny 3D, která pomůže urychlit přenos nové technologie do průmyslového využití. Díky 3D tiskárně bude možné uplatnit technologii a materiály, které jsou novinkami posledních několika desetiletí, včetně sensorů, které umožňují téměř autonomní kontrolu, a knihovny dat přínosné pro celou jadernou komunitu.

ORNL spolupracuje s Argonne a Idaho National Laboratories a také s průmyslem, aby bylo možno rychle předat novou technologii pro komerční využití. Společnost BWXT poskytuje kromě paliva TRISO (uranium oxycarbide tristructural isotopic) také výrobní podporu.

Zdroj:

https://world-nuclear-news.org/Articles/ORNL-developing-3D-printed-nuclear-microreactor