11 марта 2022

Микрореакторный стартап USNC внедрил 3D-печать для фабрикации инновационного керамического топлива FCM

Atomic-Energy.ru
USNC Топливные таблетки FCM содержат показанные синим микротвэлы TRISO, которые заключены в матрицу из карбида кремния USNC

Микрореакторный стартап Ultra Safe Nuclear Corporation (USNC) применяет два 3D-принтера компании Desktop Metal для формирования карбида кремния ядерного класса для использования в инновационном ядерном топливе с полностью керамическими микрокапсулами (FCM).

Данные 3D-принтеры относятся к линейке X-Series компании Desktop Metal для струйной печати связующих материалов. USNC планирует приобрести еще два таких же 3D-принтера в конце этого года, сообщили в Desktop Metal.

Инновационное топливо FCM стартапа USNC, которое компания намерена использовать в будущем микрореакторе, включает частицы топлива TRISO (трехструктурный изотропный оксикарбид урана), заключенные в матрицу из карбида кремния. Согласно тематическому исследованию компании Desktop Metal, применение струйных 3D-принтеров значительно облегчает ключевой этап производства такого топлива.

При струйной 3D-печати связующее вещество впрыскивается в слой порошковых частиц, таких как металл, песок или керамика, для создания твердой детали, по одному тонкому слою за раз, без необходимости использования жесткой оснастки, применяемой в традиционных методах обработки технической керамики. Кроме того, в отличие от процессов 3D-печати, которые полагаются на высокие температуры в процессе осаждения, чтобы расплавить металлические частицы для их соединения, традиционный процесс осуществляется при низких температурах – что является важным для карбида кремния, который имеет высокую температуру плавления.

Соответственно, печать непосредственно из цифровых проектных файлов без необходимости изготовления оснастки позволяет быстро итерировать проекты и создавать уникальные формы, которые невозможно изготовить иным способом.

"Струйная обработка связующего материала – это недорогой, высокопроизводительный и надежный процесс для нашего сложного серийного производства", - сказал Курт Террани, исполнительный вице-президент подразделения Core Division компании USNC, - "Расширенные возможности 3D-принтеров линейки X-Series по обработке материалов являются основополагающими для нашего инновационного подхода к разработке топлива".

Малоформатный принтер линейки X-Series “InnoventX” уже установлен на предприятии USNC в Солт-Лейк-Сити, штат Юта, а матрица ядерного топлива была разработана для масштабирования на более крупных печатных системах X25Pro и X160Pro.

Ранее в этом году UNSC лицензировала у Окриджской национальной лаборатории технологию 3D-печати для производства огнеупорных керамических карбидов в сочетании с химической инфильтрацией паров. Стартап также объявил о том, что в конце этого года планирует начать работу на экспериментальном топливном заводе в Окридже, штат Теннесси, где исходный урановый порошок будет перерабатываться в топливные микрочастицы TRISO.

Микрореактор компании USNC – это высокотемпературный газоохлаждаемый реактор тепловой мощностью 15 МВт и электрической мощностью 5 МВт , который в настоящее время проходит лицензирование в Канаде и США. Компания Global First Power планирует построить и эксплуатировать первый микрореактор USNC в лаборатории Чок-Ривер в Канаде к 2026 году.