Oak Ridge National Laboratory entwickelt einen 3D-gedruckten Kern eines Nuklearreaktors

Forscher des Oak Ridge National Laboratory (ORNL) des US-Energieministeriums (DOE) entwickeln einen Kern für einen Nuklearreaktor mit 3D-Druck.

Im Rahmen seines Programms “Transformational Challenge Reactor” (TCR), das den Bau eines additiv gefertigten Mikroreaktors zum Ziel hat, hat das ORNL das Design des Reaktorkerns verfeinert und gleichzeitig den für den Bau des Reaktorkerns erforderlichen additiven Fertigungsprozess hochskaliert. Darüber hinaus haben die Forscher Methoden zur Qualifizierung entwickelt, um die Konsistenz und Zuverlässigkeit der 3D gedruckten Komponenten zu bestätigen, die bei der Herstellung des Kerns verwendet wurden.

Transformational Challenge Reactor Programm

Das ORNL verfügt über bedeutende Fachkenntnisse im Bereich der additiven Fertigung und der Nuklearwissenschaft und möchte in seinem TCR-Programm den 3D-Druck zum Bau eines Kernreaktors einsetzen.

Nach Angaben der World Nuclear Energy Association liefert die Kernenergie fast 20 Prozent der amerikanischen Stromversorgung. Bis 2055, so erklärt die ORNL, werden jedoch wahrscheinlich alle derzeitigen Kernreaktoren, die auf der Leichtwassertechnologie basieren, aufgrund auslaufender Lizenzen auslaufen. Hinzu kommt, dass die USA in den letzten 20 Jahren aufgrund hoher Kosten und jahrzehntelanger Bauzeiten nur ein einziges neues Kernkraftwerk mit einer Technologie gebaut haben, die ursprünglich in den 1950er und 60er Jahren entwickelt wurde.

Daher wurde die TCR-Initiative von ORNL ins Leben gerufen, um einen Kern eines Atomkraftwerks nach den neuesten wissenschaftlichen Erkenntnissen zu bauen und gleichzeitig der Atomindustrie die Möglichkeit zu geben, moderne Technologieansätze zu übernehmen. Dazu gehört der Einsatz von additiver Fertigung, fortschrittlichen Materialien und integrierten Sensoren und Steuerungen zur Verbesserung der Optimierung und zur Senkung der Kosten. Zu den Partnern des Programms gehören die Nationalen Laboratorien von Argonne und Idaho sowie Mitglieder der Industrie.

Die ORNL plant, den Kern des Kernreaktors bis 2023 zu bauen. Ein Teil des Ziels besteht darin, neue Methoden auch bei der Reaktorauslegung, der Herstellung, der Genehmigung und dem Betrieb zu etablieren. Bisher wurden im Rahmen des TCR-Programms mehrere grundlegende Experimente durchgeführt, darunter die Auswahl eines Kerndesigns und eine dreimonatige Demonstration der additiven Fertigung, bei der die Fähigkeit der Technologie zur raschen Herstellung eines Reaktorkernprototyps unter Beweis gestellt wurde.

Jetzt konzentrieren sich die ORNL-Forscher auf die Verfeinerung des ausgewählten Designs und der Prozesse, um die Herstellung eines optimalen und zuverlässigen Energiesystems zu gewährleisten. Zu diesem Zweck überwacht und bewertet das Team den Prozess der additiven Fertigung, um eine Echtzeit-Qualifizierung des 3D-Druckmaterials durch künstliche Intelligenz zu erreichen. Im Rahmen des TCR-Programms wird auch eine digitale Plattform geschaffen, die bei der Weitergabe der Technologie an die Industrie helfen wird, um die Einführung der additiv hergestellten Kernenergietechnologie zu unterstützen.