2023-ra elkészül az első 3D nyomtatású nukleáris reaktormag

A 3D-s nyomtatás nagyon jó hírnévre tett szert az elmúlt években. Szinte mindenki találkozott már – legalább fotókon – az olyan 3D-nyomtatott tárgyakkal, mint a kulcstartók, a repülőgép-alkatrészek és a ventilátorok. Kutatók egy csoportja 3D-nyomtatással most egy nukleáris reaktormagot hoz létre, és ezzel a fejlesztéssel örökre megváltoztathatja az atomenergia-technológiát.

Az amerikai Energiaügyi Minisztérium Oak Ridge Nemzeti Laboratóriumának (ORNL) kutatói 3D-ben nyomtatják ki egy nukleáris reaktor magját, és azt tervezik, hogy az első teljes modellel 2023-ig elkészülnek. „Ha nem történik politikai irányváltás, 2025-ig a fejlett gazdaságok elveszíthetik nukleáris kapacitásuk 25%-át, 2040-ig pedig akár a kétharmadát is” – áll az IEA (Nemzetközi Energiaügynökség) 2019 májusában közzétett nyilatkozatában. Az atomenergia-kapacitás ráadásul éppen ugyanabban az időszakban fog csökkenni, amikor a szénfelhasználás is – a szén-dioxid-kibocsátási aggodalmak miatt, miközben a szél- és a napenergia-kiegészítés csak nagyon lassan növekszik, vagy akár meg is állhat, a koronavírus-járvány miatt pedig valószínűleg rövidtávon is tovább esik a megújuló energiák előállítása.

Az ORNL szerint a Transzformációs Kihívás Demonstrációs Program (TCR) egyrészt eddig nem használt anyagokat vezet be a reaktormag-gyártás területére, másrészt integrált érzékelőket és vezérlőket használ majd a gyártás optimalizálásához, így csökkentve a költségeket. Mindezzel új irányt kínál a reaktor tervezéséhez, gyártásához, engedélyezéséhez és üzemeltetéséhez. A TCR-program számos, már lezárt alapkísérletet és projektet tudhat maga mögött, beleértve a mag kialakítását és egy három hónapos „sprintet”, amelynek során bebizonyította az újszerű előállítási technológia rugalmasságát.

A kutatók most a kiválasztott magforma tervezésére és a folyamatok finomítására koncentrálnak, amelyek biztosítják egy optimális és megbízható energiarendszer felállítását. A fejlett megfigyelő-technológiák folyamatosan értékelik a gyártási folyamatot, olyan élő adatfolyamokat biztosítva, amelyek lehetővé teszik a nyomtatott anyag valós idejű minősítését és a teljesítmény elemzését mesterségesintelligencia-alapú alkalmazások segítségével.

A mostani fázist követő tesztidőszakban a kutatók értékelik az alkatrészek teljesítményét, majd az eredményeket felhasználva összehangolják az egyes elemek működését, és összekapcsolják a tényleges gyártási adatokat. „A TCR-program új modellt teremt a fejlett atomenergia-rendszerek gyorsított telepítéséhez” – mondja Thomas Zacharia, az ORNL igazgatója az Engineernek. “Ha a közeljövőben nem kerül sor költség- és időoptimalizálásra, akkor az Egyesült Államok elveszíti egyetlen kibocsátásmentes energiaforrását.”

A 3D-nyomtatott nukleáris reaktor telepítésének részeként a program létrehoz egy digitális platformot, amely elősegíti a technológiai tudás minél gyorsabb átadását az ipar számára.

Hegyi Heni, NEW technology magazin