西屋電氣成功采用3D打印技術(shù)生產(chǎn)1000個VVER-440燃料流量板

2024年3月23日，南極熊獲悉，西屋電氣(Westinghouse)公司最近制造出第1000塊用于VVER-440反應(yīng)堆燃料的3D打印燃料流板，實(shí)現(xiàn)了一個重要的里程碑。

△通過增材制造生產(chǎn)的燃料組件部件

批量生產(chǎn)的核電3D打印關(guān)鍵主件

這些流動板被認(rèn)為是有史以來第一個進(jìn)入批量生產(chǎn)的安全相關(guān)增材制造組件，并安裝在 VVER-440燃料組件中。該設(shè)計利用了增材制造的設(shè)計，重新設(shè)計了組件的底部，據(jù)說可以提供更強(qiáng)大的性能。這些板材已經(jīng)入圍2024年TCT工業(yè)產(chǎn)品應(yīng)用獎的決賽。

西屋電氣首席技術(shù)官兼研發(fā)與創(chuàng)新執(zhí)行副總裁Lou Martínez Sancho表示：“這一成就展示了增材制造從原型設(shè)計到大規(guī)模生產(chǎn)的發(fā)展，為我們的客戶創(chuàng)造了有形的價值。同時，這標(biāo)志著西屋電氣在增材制造技術(shù)領(lǐng)域取得的又一項開創(chuàng)性成就，致力于加強(qiáng)安全、效率、可持續(xù)性和能源安全。”

△西屋電氣3D打印的頂針堵塞裝置

VVER反應(yīng)堆是水-水能反應(yīng)堆，縮寫為WWER或VVER。這是一系列壓水反應(yīng)堆設(shè)計，最初是由前蘇聯(lián)吉德羅普雷斯公司（OKB Gidropress）開發(fā)的。VVER反應(yīng)堆最初是在20世紀(jì)70年代之前開發(fā)的，并不斷得到更新。因此，VVER這個名稱與從第一代反應(yīng)堆到現(xiàn)代第三代+反應(yīng)堆設(shè)計的各種反應(yīng)堆設(shè)計相關(guān)聯(lián)。VVER-440型V230是最常見的設(shè)計，可提供440兆瓦的電力。去年9月，西屋公司向?yàn)蹩颂m國有核電公司Energoatom交付了第一批重裝VVER-440燃料組件。

核反應(yīng)堆的典型設(shè)計特點(diǎn)是分層安全屏障，防止放射性物質(zhì)外泄。VVER反應(yīng)堆有三層：燃料棒，氧化鈾燒結(jié)陶瓷燃料顆粒周圍的密封鋯合金（Zircaloy）包層提供了一個耐高溫和高壓的屏障。

西屋公司在核工業(yè)領(lǐng)域?qū)嵤?D打印技術(shù)，以降低成本、縮短交付周期，并繼續(xù)在能源生產(chǎn)領(lǐng)域提供領(lǐng)先解決方案，這一技術(shù)的里程碑是它們成功制造了第1000個3D打印的VVER燃料部件。

2015年，該公司首次進(jìn)行了對3D打印核部件的材料輻照研究。2020年，西屋公司在運(yùn)行中的商用反應(yīng)堆中安裝了首個與安全相關(guān)的3D打印制造的組件，即頂針封堵裝置。

△2020年，西屋為商業(yè)核反應(yīng)堆安裝的第一個增材制造組件

3D打印技術(shù)與核電領(lǐng)域

增材制造在核領(lǐng)域的應(yīng)用比其它行業(yè)要慢一些，但近年來也出現(xiàn)了一些值得注意的時刻。例如，2017年，西門子成為第一家在核電站完成3D打印部件商業(yè)安裝的公司。2020年早些時候，瑞典3D打印公司Additive Composite和Add North 3D發(fā)布了一種新型碳化硼復(fù)合絲，適用于核工業(yè)輻射屏蔽應(yīng)用。

在核能行業(yè)，快速成型技術(shù)在生產(chǎn)復(fù)雜部件和原型方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。隨著全球重新認(rèn)識到核能是一種更清潔、更高效的能源生產(chǎn)解決方案，整個核能行業(yè)都在加大對3D打印技術(shù)的應(yīng)用，而該技術(shù)正是應(yīng)對當(dāng)前和未來諸多挑戰(zhàn)的理想技術(shù)之一。3D打印技術(shù)可用于制造原型和主流生產(chǎn)，從而簡化流程，提高運(yùn)營效率。