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韩国科学家利用3D打印制造核能安全阀

文章来源:    发布时间:2021/3/4 19:26:24
众所周知,核能是一种更为清洁的能源,能够帮助各个国家远离化石燃料(石油、煤等)带来的大气污染等问题。不过,核电站出现问题造成...
中国安全阀网讯】

众所周知,核能是一种更为清洁的能源,能够帮助各个国家远离化石燃料(石油、煤等)带来的大气污染等问题。不过,核电站出现问题造成的灾难也是震撼人心的,因此核电站的安全维护和维修是十分重要的。为了给核电站配备更为充足的备件生产源,韩国原子能研究所(KAERI)的科学家已经3D打印了一个具有足够阻力特性的大型安全阀,使其能够在核反应堆中使用。

3D打印的核能安全阀

3D打印的核能安全阀

以美国为例,自2007年以来,美国已投产了24座反应堆。为了确保这些工厂继续安全运行,并且避免再次发生过去的灾难,请经常对其进行维护和维修。但是,KAERI团队发现某些安全关键部件的短缺,例如用于减轻堆芯压力的化学和体积控制系统(CVCS)阀门。

具体而言,CVCS用于在反应堆内执行流体供应或流量任务,并且虽然可以部署在其他地方,但安全级阀门始终必须满足某些标准。例如,核部件在部署之前必须通过水压,运行和流量测试,并且以前证明按需创建足够有弹性的组件是困难的。

阀门设备由三个独立部分组成

阀门设备由三个独立部分组成

根据KAERI科学家的说法,仅金属3D打印还不足以替代传统生产,以制造核备用件。但是,通过将定向能量沉积(DED)技术与5轴CNC加工相结合,该团队发现他们能够以所需的极高精确度来制造复制品。

研究人员的铬和镍基阀门具有3D打印的阀体,阀盖和阀笼,组装后,对300mm装置进行了严格的评估。在压力测试期间,发现设备的层边界充当残余应力的焦点,从而使强度降低了7-8%。

同样,当CVCS在1100摄氏度的热等静压机(HIP)中进行后处理时,其完整性降低了33%,比传统阀门高出18%。不过,就稳定的性能及其“疲劳极限”而言,这种增材制造的设备的抗拉强度为202.6 MPa,优于商用产品。

总体而言,研究小组得出结论,尽管对热处理产生了反应,但其附加阀的恒定强度足以使其最终使用。考虑到该小组的CECS复制了1类类别的组件,国际原子能机构的核监管机构会将其归类为“其失效会导致严重程度高的后果的部分”。3D打印部件的强度确实得到了高度赞扬。

来源:中关村在线

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