韩国科学家利用3D打印制造核能安全阀

众所周知，核能是一种更清洁的能源，它可以帮助国家避免由化石燃料(石油、煤炭等)造成的空气污染。然而，核电站的问题所造成的灾难也令人震惊，所以核电站的安全维护和维修是非常重要的。韩国原子能研究所(KAERI)的科学家们3d打印出了一个具有足够电阻特性的大型安全阀，用于核反应堆，以便为核电站提供更丰富的备件供应。

3d打印核安全阀

以美国为例，自2007年以来，已有24座反应堆投入使用。为了确保这些核电站继续安全运行，避免以往灾难的重演，请经常进行维护和维修。然而，KAERI的团队发现某些安全关键部件存在缺陷，如化学和体积控制系统(CVCS)阀门，这些阀门可以减轻堆芯的压力。

具体来说，CVCS用于在反应堆内部执行流体供应或流动任务，虽然它们可以部署在其他地方，但安全级别的阀门必须始终满足一定的标准。例如，核部件在部署之前必须通过液压、操作和流量测试，而以前的事实证明，很难根据需要创建足够灵活的部件。

阀门设备由三个独立的部分组成

据KAERI的科学家说，金属3D打印本身不足以取代核零件的传统生产。但通过将定向能量沉积(DED)技术与五轴数控加工相结合，该团队发现他们能够生产出要求极高精度的复制品。

研究人员的铬和镍基阀门具有3d打印的阀体、阀盖和保持架，这些都是为300mm单元进行严格评估而组装的。在试压过程中，发现设备的层边界是残余应力的焦点，导致强度降低7-8%。

同样，在1100°C的热等静压(HIP)下进行后处理时，CVCS的完整性降低了33%，比常规阀门高18%。但在性能稳定和“疲劳极限”方面，添加剂制造装置的抗拉强度为202.6 MPa，优于商用产品。

总的来说，该团队的结论是，尽管对热处理有反应，但其附加阀门的恒定强度足以最终使用。鉴于该小组的CECS复制了第一类部件，国际原子能机构的核监管机构将其归类为“那些故障会导致高度严重程度的部件”。3d打印部件的强度确实受到了高度赞扬。

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