Het Amerikaanse Oak Ridge National Laboratory (ORNL) heeft door middel van 3D-printen een prototype van de kern van een nucleaire reactor gemaakt. Het is onderdeel van een project dat in 2023 tot een werkende reactor moet leiden.
Het geprinte onderdeel is de zeshoekige roestvrijstalen houder voor de splijtstofelementen. Houder en elementen vormen samen de reactorkern.
Het 3D-printen werkt met een laser, die het staal verhit tot boven 1400 graden Celsius om het te laten smelten. Op die manier wordt er telkens een nieuw laagje metaal aangebracht. De kern moet uiteindelijk in een stalen drukvat komen, maar dat wordt op de conventionele manier gefabriceerd.
Goedkope kernreactoren
ORNL werkt sinds vorig jaar onder de naam Transformational Challenge Reactor (TCR) aan een project om kernreactoren sneller en goedkoper te kunnen ontwerpen en bouwen. Het bouwen van een kerncentrale in de VS is namelijk te duur geworden, stelt het lab. De laatste twintig jaar is er maar één exemplaar bijgekomen, terwijl juist kernenergie een belangrijke bron van CO2-vrije energie is. Een belangrijke oorzaak van de hoge kosten is dat elke Amerikaanse centrale haar eigen ontwerp heeft.
Het standaardiseren van onderdelen is dan ook één doel van het TCR-project, maar nieuwe technieken zoals 3D-printen zijn ook essentieel. Het laboratorium beweerteen duidelijke versnelling te hebben gedemonstreerd door het prototype van de kern in een ‘sprint’ van drie maanden te ontwerpen en te printen.
Automatiseren
Volgens technisch projectdirecteur Kurt Terrani zou het TCR-concept niet mogelijk zijn zonder door de recente vooruitgang in 3D-printtechnieken. Hij verwacht dat door die technieken ook sensoren in de kern kunnen worden ingebouwd die de controle van de reactor verregaand automatiseren.
Voor ‘Oak Ridge’, dat in 1943 de eerste continu werkende kernreactor ter wereld bouwde, wordt de TCR de veertiende ontwikkelde reactor. Het team is nu bezig het ontwerp van de kern verder te verfijnen, onder meer door andere materialen uit te proberen en het 3D-printproces met behulp van kunstmatige intelligentie te verbeteren.
Tekst: Timo Können
Foto: ORNL
Nieuwsbrief
Vond je dit een interessant artikel, abonneer je dan gratis op onze wekelijkse nieuwsbrief.