我國(guó)首次實(shí)現(xiàn)聚變堆關(guān)鍵部件樣件3D打印

南極熊從中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院獲悉，該院核能安全所以中國(guó)抗中子輻照鋼（即“CLAM鋼”）為原料，利用3D打印技術(shù)實(shí)現(xiàn)聚變堆關(guān)鍵部件————包層第一壁樣件的試制，并對(duì)其組織和性能進(jìn)行了研究分析，相關(guān)成果日前發(fā)表在國(guó)際核材料期刊《核物理學(xué)報(bào)》上。

核能安全所以中國(guó)抗中子輻照鋼（以下簡(jiǎn)稱“CLAM鋼”）為原料，利用3D打印技術(shù)實(shí)現(xiàn)聚變堆關(guān)鍵部件——包層第一壁樣件的試制并對(duì)其組織和性能進(jìn)行了研究分析，相關(guān)成果發(fā)表在國(guó)際核材料頂級(jí)期刊Journal of Nuclear Materials上。

3D打印技術(shù)可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)一體化成形，具有制造周期短、材料利用率高等特點(diǎn)，是復(fù)雜構(gòu)件制造的重要方法。研究人員以CLAM鋼為原材料，通過3D打印技術(shù)開展聚變堆包層部件的試制，探索該技術(shù)在聚變堆等先進(jìn)核能系統(tǒng)部件制造上的可行性，以促進(jìn)先進(jìn)核能系統(tǒng)復(fù)雜構(gòu)件的快速研發(fā)和性能優(yōu)化并推動(dòng)其工程化應(yīng)用。

經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)，研究人員首次實(shí)現(xiàn)了聚變堆包層第一壁抗中子輻照鋼樣件的3D打印成型。結(jié)果顯示，該樣件的尺寸精度符合設(shè)計(jì)要求，材料的致密度達(dá)到99.7%，與傳統(tǒng)方法制備的CLAM鋼強(qiáng)度相當(dāng)。同時(shí)，研究還發(fā)現(xiàn)3D打印的逐層熔化和定向凝固特性導(dǎo)致了不同方向上CLAM鋼組織和性能的差異，這種差異未來可以通過掃描方案優(yōu)化和熔池形核優(yōu)化等方式有效降低甚至消除。以上研究表明3D打印技術(shù)在聚變堆等先進(jìn)核能系統(tǒng)復(fù)雜構(gòu)件制造上具有良好的應(yīng)用前景，同時(shí)體現(xiàn)了我國(guó)在3D打印先進(jìn)核能系統(tǒng)部件方面較強(qiáng)的研發(fā)實(shí)力。

3D打印技術(shù)可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)一體化成型，具有制造周期短、材料利用率高等特點(diǎn)，是復(fù)雜構(gòu)件制造的重要方法。研究人員以CLAM鋼為原材料，通過3D打印技術(shù)開展聚變堆包層部件的試制，探索該技術(shù)在聚變堆等先進(jìn)核能系統(tǒng)部件制造上的可行性，以促進(jìn)先進(jìn)核能系統(tǒng)復(fù)雜構(gòu)件的快速研發(fā)和性能優(yōu)化,并推動(dòng)其工程化應(yīng)用。