AM은 핵으로 발전합니다: USNC가 3D 프린팅을 사용하여 FCM 연료를 생산하는 방법에 대해 설명합니다.

Aug 06, 2023

Kurt Terrani 박사는 "우리의 임무는 어디에서나 신뢰할 수 있는 에너지를 공급하는 것"이라고 시작합니다.

전 국가기술이사오크리지 국립연구소(ORNL)이 다음과 같이 말합니다.TCT시애틀에 본사를 둔 이사로 최근 역할을 맡았습니다.초안전원자력공사 (USNC). 그는 USNC가 핵 연료 및 원자로 설계의 '최첨단'에 있으며 FCM(완전 세라믹 미세 캡슐화) 연료의 상업적 이용 가능성이 미국과 그 외 지역에서 '탄소 제로 에너지 생산의 분수령'을 대표할 것이라고 믿고 있습니다. .

회사의 야망을 지원하는 것은엑스원의 UNSC의 FCM 연료 제조의 핵심 단계를 촉진하는 바인더 분사 기술. USNC는 두 가지 가치 제안을 위해 노력하고 있습니다. 첫 번째는 중력이 존재하고 뜨거운 유체가 위로 올라가고 차가운 유체가 아래로 가는 한 본질적으로 안전한 원자로 설계입니다. 두 번째는 방사성 핵종 방출에 여러 장벽을 가져와 원자력 안전을 보장하는 FCM 연료 형태입니다.

FCM은 층상 세라믹 코팅 내에 핵분열의 방사성 부산물을 포함하고 완전히 조밀한 탄화물 매트릭스 내에 싸여 있는 산업 표준 TRISO 연료를 보고 있습니다. Terrani는 다음과 같이 설명합니다. "전체 게임은 원자로 노심 내부에 방사선을 유지하는 것입니다. 일부 [기존] 설계에서는 대형 용기와 대형 콘크리트 격납 돔을 제작하지만 [그러나] 이 사람들은 그 부담을 언제 이전할지 결정했습니다. 그래서 그들은 직경이 약 1밀리미터인 연료의 작은 입자를 만들고 그 주위에 다양한 세라믹 코팅층을 두었습니다."

역사적으로 연료 입자는 작은 압력 용기를 함께 유지하는 탄소 접착제에 배치될 수 있지만 이는 '방사성 핵종 방출에 많은 이점'을 제공하는 것으로 간주되지 않습니다. 이러한 방출을 완화하는 것이 USNC의 목표이며, 이를 위해 기계적, 열적, 환경적으로 안정적인 탄화규소 껍질에 연료 입자를 배치하려고 노력했습니다. 이전에는 고순도 탄화규소를 제조하는 것이 어려운 과제였지만 적층 제조는 USNC의 전환을 촉진하는 기술로 간주됩니다.

"최적 표준은 2,000°C가 넘는 매우 높은 온도에서 재료를 소결하거나 화학 기상 증착이라는 공정을 수행하는 것입니다. 이는 비용이 매우 많이 듭니다."라고 Terrani는 말합니다. "그런 다음 가공해야 할 큰 덩어리의 재료를 얻습니다. 그것은 또 다른 도전입니다. 실리콘 카바이드를 절단할 수 있는 유일한 것은 다이아몬드이기 때문에 극도로 비싼 재료, 극도로 비싼 가공 게임에 빠지게 됩니다. "그래서 결국 떠나기로 결정했습니다. 음, 우리는 떠날 수 없었습니다. 실리콘 카바이드는 우리의 가치 제안에 필요한 재료입니다."

바인더 제트 3D 프린팅은 실온에서 재료를 처리할 수 있는 능력 때문에 솔루션입니다. 탄화규소는 더 높은 온도에서 해리되기 시작하므로 전자 빔이나 레이저 빔을 사용하는 프로세스를 계산할 수 있습니다.

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"우리는 바인더 제트를 사용하여 매우 복잡한 구조의 실리콘 카바이드를 형성하며 이 기술의 독특한 점은 완전한 3D 자유를 제공한다는 것입니다."라고 Terrani는 말합니다. "첨가제를 사용하면 부품을 만들 수 있는 특정 공간이 있지만 바인더 젯을 사용하면 모든 종류의 형상을 얻을 수 있습니다. 그래서 우리는 다공성이 높은 이 실리콘 카바이드를 가져와 화학 증기 침투.우리는 서로 접착된 탄화규소 입자로 구성된 몸체를 가지고 있습니다.우리는 매우 순수하고 결정성이 높은 탄화규소를 선택합니다. 왜냐하면 이것이 우리가 원하는 것이기 때문입니다. 그러면 소량의 바인더가 사라집니다. 가열하면 화학 증기 침투를 통해 기공에 더 많은 탄화규소가 쌓이게 됩니다."