从核能开始，这是一系列访谈中的第一篇文章3D打印和可再生能源随着研究人员，企业和世界领导人承受着不断增加的压力，以改善其可持续能源战略。
橡树岭国家实验室（ORNL）是美国最大的能源研究实验室，“显然，通过3D打印对制造业的进一步电气化是脱碳的近期机会，”能源科学副总监Xin Sun教授和凯西·麦卡锡副总监Xin Sun说。ORNL融合和裂变副主任。
I spoke to the Oak Ridge experts about the application of 3D printing across numerous nuclear energy projects currently underway at ORNL, and how additive manufacturing will change nuclear energy.
According to the全球能源评论2021在2020年的共同侵犯期间，可再生能源使用量增加了3％，而对所有其他领域的需求下降。撇开大流行，绿色能源有继续增长近年来，它在能源市场中所占的份额，预计将是到2030年的价值高达21.72亿美元。
来自世界各地的国家签署了格拉斯哥气候条约at COP26 and facing calls to phase down unabated coal powder and fossil fuel use in order to curb their emissions, the investment in renewable energy technologies,currently sitting at $300 billion per year, looks set to rapidly increase over the next decade.
3D打印在核能中的作用
核能is one form of “clean” energy generation that is receiving increasing attention as an alternative to burning fossil fuels. While the pros of nuclear power include the delivery of carbon-free electricity, a small land footprint, high power output, and reliability, it also has some downsides.
例如，铀是最广泛用于核裂变的燃料，尽管它丰富了，但从技术上讲是一种不可再生能源，而高前期成本以及与核废料和植物故障有关的安全问题可能可能是灾难性的。但是，增材制造是雷电竞充值开始在这一领域部署to reduce many of these concerns, and leading the charge is ORNL.
“3D printing of nuclear components is already having an impact on today’s nuclear,” Sun and McCarthy tell me. ORNL is currently leading the变革挑战反应堆（TCR）由美国能源部(DoE), which is aiming tobuild a nuclear reactor core使用其他技术以及其他技术。
他们说：“简化制造和降低成本的同时维持安全运营是核能未来的关键。”“高级制造可以通过减少研发时间来降低核能的成本新的核设计，能够更快地部署新技术，支持快速设计开发和集成基本技术等传感器和人工智能（AI）成组件，以确保核设施的安全运行。”
启用以前不可能的设计
去年，核反应堆成分使用ORNL开发为TCR程序的一部分拥有3D打印技术用于核供应商Framatome安装在田纳西河谷管理局的阿拉巴马州的布朗渡轮核电站。
“ 3D打印还使我们能够制造出传统技术无法实现的设计，从传统制造中打开了无法实现的组件几何形状的大门，从而导致更高的效率以及节省成本，” Sun和McCarthy补充说。
展望其他类型的核部件ORNL的3D打印方法可以适合，教授们预测，小型模块化反应堆设计的增加以及仅通过增材制造才能使新的几何形状旁边的增加。雷电竞充值根据Sun和McCarthy的说法，这些组件将成为当前核设施的数字基础设施不可或缺的一部分。
他们补充说：“与数据管理系统集成的传感器的智能组件都吸引了常规核操作和开发高级核系统。”“这些传感器应用程序的一个示例是在线监视 - 在失败之前，请寻找使维修的组件退化的迹象。
“这些类型的组件也可以在核认证过程中发挥重要作用。”
核中AM的采用日益增长
3D打印核部件的认证和资格是该技术在该领域更广泛采用的关键要素。当监管机构正在努力调整时，来自Nuclear Regulatory CommissionSun和McCarthy说，没有想到现代制造工艺实施的制造范式转变。
“ORNL has been on the forefront of this research, developing digital manufacturing technologies with AI and machine learning that can help support the fabrication of “born-qualified” components. Today, each component produced at ORNL has a unique digital passport capturing the entire history of the manufacturing process.”
ORNL’s method to print the components hasrecently been licensed由超安全核公司（USNC）使用诸如硅碳化物等难治方法，这标志着该技术在核方面的广泛采用迈出了重要一步。
随着工业部门每年消耗美国总能源消耗的33％，该行业是该国脱碳工作的关键组成部分。因此，在短期内，核3D打印的最大机会是对制造业和脱碳化的进一步电气化，Sun和McCarthy说。
他们补充说：“将来，3D打印可以通过零件合并和过程强化来实现新颖的设计，从而提高效率并降低未来能源系统和碳捕获系统的成本。”
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Featured image shows一个Framatome的沸水燃料组件的ORNL 3D打印通道紧固件。通过Framatome的照片。
