ORNL利用算法將3D打印核部件的檢查時(shí)間縮短85%

南極熊導(dǎo)讀：在核能工業(yè)中，3D打印技術(shù)正逐漸成為一種變革性的制造方式，特別是在生產(chǎn)關(guān)鍵部件方面。然而，這些部件的性能和安全性至關(guān)重要，因此需要精確的質(zhì)量控制流程進(jìn)行嚴(yán)格檢測(cè)。

△ORNL算法目前正在為愛達(dá)荷國家實(shí)驗(yàn)室 (INL) 進(jìn)行訓(xùn)練，以便將類似的方法應(yīng)用于輻照材料和核燃料

2024年11月4日，南極熊獲悉，美國橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室（ORNL）的科學(xué)家們開發(fā)出了一種創(chuàng)新的軟件算法，能夠極大提升核應(yīng)用3D打印部件的檢測(cè)速度，將檢測(cè)時(shí)間縮短85%。這一突破性的進(jìn)展，不僅將檢測(cè)成本和時(shí)間大幅降低，而且對(duì)核工業(yè)的質(zhì)量控制流程產(chǎn)生了重大影響。

智能算法加速質(zhì)量控制流程

核工業(yè)中，3D打印部件的質(zhì)量檢測(cè)通常依賴于高精度的計(jì)算機(jī)斷層掃描（CT掃描）。這些掃描利用X射線技術(shù)，對(duì)部件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳盡的檢查，以確保無缺陷。然而，傳統(tǒng)方法不僅耗時(shí)，而且昂貴。ORNL的算法運(yùn)用先進(jìn)的機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，加速了圖像重建和分析過程，使得檢測(cè)過程更加迅速和高效。

在愛達(dá)荷國家實(shí)驗(yàn)室（INL）的應(yīng)用測(cè)試中，該算法展現(xiàn)了先進(jìn)的性能。研究人員使用新算法，僅用不到5小時(shí)的時(shí)間就完成了30多個(gè)3D打印樣品部件的分析，這與以往30多個(gè)小時(shí)的掃描時(shí)間相比，效率得到了極大的提升。這種加速的檢測(cè)能力，為輻照材料和核燃料的應(yīng)用開辟了新的可能性。

另外，在核反應(yīng)堆中取出的材料往往含有放射性，因此，長時(shí)間的X射線CT掃描不僅對(duì)實(shí)驗(yàn)室技術(shù)人員的安全構(gòu)成威脅，還會(huì)因?yàn)檩椛鋵?dǎo)致探測(cè)器磨損，限制使用壽命和圖像準(zhǔn)確性。通過縮短掃描時(shí)間，現(xiàn)在可以顯著減少輻射劑量，減少等待時(shí)間，同時(shí)還能提供更高質(zhì)量的數(shù)據(jù)，并加速性能模型的反饋。

INL的儀器科學(xué)家兼衍射和成像小組負(fù)責(zé)人Bill Chuirazzi表示：“這種算法的應(yīng)用將顯著提高工人安全，加快我們?cè)u(píng)估新材料的速度，從長遠(yuǎn)來看，它將加速新核能理念從構(gòu)思到電網(wǎng)實(shí)施的整個(gè)生命周期。”

△ORNL研究人員利用基于電子束的粉末床熔合 (EB-PBF) 技術(shù)3D打印出首批具有復(fù)雜幾何形狀的無缺陷鎢部件

新算法獲得AMMT資助

ORNL的研究員Amir Ziabari是該算法的開發(fā)者，他最初是為了加快3D打印金屬部件的掃描速度而開發(fā)此算法�，F(xiàn)在，他正致力于訓(xùn)練該軟件，能夠?qū)Ψ派湫晕镔|(zhì)和燃料進(jìn)行同樣高效的掃描。ORNL和INL之間的合作將有助于新型反應(yīng)堆的快速開發(fā)和部署，這在推動(dòng)電力部門脫碳的進(jìn)程中起著至關(guān)重要的作用。

這項(xiàng)軟件技術(shù)得到了美國能源部先進(jìn)材料和制造技術(shù)（AMMT）的資助，該項(xiàng)目旨在通過演示和部署，加速新材料和制造技術(shù)的商業(yè)化進(jìn)程，以支持美國制造業(yè)的創(chuàng)新和競(jìng)爭(zhēng)力。