我国铅基堆工程化研发又进一步,核心部件3D打印成功

铅基堆是一种采用铅或铅合金作为冷却剂的先进核能系统,具有安全性好、易小型化、经济性好、可行性好的显著特点,铅基堆的发展目前在第四代核能系统中已走在前列,这是包括第四代核能系统GIF组织在内的国际共识,是小型和微型核动力的优选技术路线之一,是安全高效先进核能商业化应用的重要途径。

世界上主要核大国均积极开展铅基堆研发工作,我国铅基堆研究始于上世纪80年代中后期,中国科学院核能安全技术研究所(FDS凤麟核能团队),经过三十余年持续基础研究和关键技术攻关,在铅基堆研发方面实现了重大突破,整体研发工作已走在国际前列。目前,铅基堆研发工作已经进入工程化阶段,有望在短期内实现示范应用。

凤麟团队设计的小型化铅基堆"核电宝",其具有安全、经济、灵活、续航能力强等特点,未来作为小型化高功率能源,可实现城市供电供暖、海洋与海岛开发、船舶与航空航天动力、偏远地区分布式供电等重要应用。此外,在同位素生产、海水淡化等方面也有诸多应用前景。

近日,中国科学院合肥物质科学研究院核能安全技术研究所科研团队利用3D打印技术,实现了小型化铅基堆中一体化多管束的加工试制。

一体化多管束是小型化铅基堆的核心部件,其结构紧凑,传统的加工技术可操作空间受限,变形控制与尺寸精度的要求也超出了传统机械加工与焊接的工艺技术能力。研究人员利用选区激光熔化(SLM)快速成型3D打印技术,解决了超薄壁管无缝成型、管-板连接壁厚大梯度过渡应力突变、大尺寸部件成型扭曲变形等关键技术难题,掌握了均匀应力分布调控及微量变形控制的工艺技术,长薄壁无缝管直线度每米偏差小于0.5毫米,部件成型精度达微米级别。

经X射线及超声波无损检测,部件成型表面无缺陷、无微裂纹、晶粒均匀、非金属夹杂量低,力学性能符合技术规范要求。该技术的成功实施将为小型化铅基堆窄间隙、高精度、多部件复合的设备加工奠定良好的技术基础。

我国铅基堆工程化研发又进一步,核心部件3D打印成功

3D打印小型化铅基堆一体化多管束


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