增材制造核应用突破！ORNL 3D打印钢胶囊顺利通过核反应堆辐照测试

2025年7月20日，南极熊获悉，美国能源部橡树岭国家实验室 (ORNL)在核部件创新方面树立了新的里程碑，在ORNL的高通量同位素反应堆 (HFIR) 上成功测试了两个3D打印不锈钢实验舱。这一成就标志着增材制造部件能够满足核应用所需的严格安全标准迈出了重要一步。

这些胶囊用于在辐照实验中容纳样品材料，使研究人员能够测试这些材料在核反应堆中的反应。胶囊为实验提供了压力和密封屏障，这是一项至关重要的安全措施。

ORNL团队在实验室的制造示范设施（MDF）中使用激光粉末床熔融（LPBF）系统3D打印了316H不锈钢胶囊。这种钢材之所以受到评估，是因为它具有优异的高温强度、耐腐蚀和耐辐射性能、成熟的核级性能以及在反应堆环境中安全耐用使用所必需的可焊性。

随后，研究团队组装并验证了这些胶囊的有效性，以便由橡树岭国家实验室（ORNL）的辐照工程小组将其放入高频红外（HFIR）系统。这些胶囊在反应堆中经历了长达一个月的辐照，最终完好无损地被取出。此次演示为未来使用增材制造技术生产核部件设计奠定了基础。

ORNL 中密度纤维板主管 RyanDehoff 表示：“随着我们证明这些打印部件的可靠性，我们看到未来增材制造可能会成为生产其他关键反应堆部件的标准做法。”

HFIR 提供了世界上最高的中子通量环境之一，使研究人员能够在核反应堆等条件下测试和鉴定燃料和材料。制造和鉴定用于辐照燃料和材料样品的实验舱是一个成本高昂且耗时的过程，需要定制材料和设计。3D 打印可以简化实验舱的开发，显著降低生产这些部件的成本和时间，最终推动核科学技术的更大创新。

橡树岭国家实验室核能与燃料循环部门负责人理查德·霍华德表示：“核材料和燃料研究界被要求确保先进的反应堆技术能够适应极其恶劣的条件。增材制造将扩展我们团队的工具集，以开发创新实验来支持这一关键需求。”

这项工作由美国能源部核能办公室先进材料和制造技术项目赞助。