3D打印一體化結構是一種具有代表性的爲增材製造而設計(Design for additive manufacturing,DfAM)的結構。以增材製造的思維去設計時,需要突破以往通過鑄造、壓鑄、機械加工製造所帶來的思維限制,這個過程是充滿挑戰的。

根據3D科學谷的市場預測,隨着結構一體化在新能源領域應用的切入,能在未來5年內跑贏市場的應用點,將實現由“點”及“面”,從一個角落瞬間“掀起”,“跳躍”起來,塑造變化的大局,而3D打印在實現結構一體化方面有着天然的成本優勢,必將隨着能在未來5年內跑贏市場的應用點,將實現由“點”及“面”的應用發展獲得一條新的上升路線。

有趣的是,根據3D科學谷的市場觀察,西屋電氣充分發揮了3D打印實現結構一體化的優勢,開發了3D打印的核動力燃料組件隔離柵。

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更薄、更高效

突破的探索

典型的核動力反應堆包括容納核反應堆堆芯的反應堆容器,在容器內部,從反應容器徑向向內隔開的是一個大體上爲圓柱形的芯筒,並且在該筒內是一個成形器和一個擋板系統,該系統允許從圓筒形的筒體過渡到一個圓筒形的筒體。

反應堆堆芯由大量細長的燃料組件組成,每個燃料組件包括多個包含易裂變材料的燃料棒,其反應以產生熱量。每個燃料組件的燃料棒由多個柵格保持成有組織的,間隔開的陣列,這些柵格沿着燃料組件的長度軸向間隔開,並附接到燃料組件的多個細長的控制桿導向套管。

在反應堆運行期間,通常將諸如水之類的冷卻劑流體通過多個入口噴嘴泵入反應堆容器中。冷卻劑流體向下流經在反應堆容器和堆芯筒之間限定的環形區域,進入在反應堆容器中限定的下氣室,然後向上穿過反應堆堆芯的燃料組件。

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