国内核燃料元件3D打印首秀 10年后将广泛使用

2016-01-14 16:32:00

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3D打印技术已经无孔不入。这一次，它延伸到了核能领域。

中核集团最近公布的一则消息显示，利用3D打印技术的CAP1400自主化燃料原型组件下管座已顺利完成，国内首次实现了3D打印技术在核燃料元件制造的应用。该技术如实现批量生产，有利于节约人力，提高核燃料元件的质量，并有望实现部分进口元件的国产化。

CAP1400是中国用于出口的主要核电技术之一，其研发主体是国家核电。核燃料元件泛指核反应堆内具有独立结构的燃料使用单元，包括从单一的圆柱状短棒到结构复杂的大组件。核燃料元件在核反应堆中有非常重要的作用，它除了提供反应堆发电所需能量之外，也是核反应堆安全的第一道屏障。核反应堆则是核电站的心脏，核电站输出的电力便是通过这里的核裂变获得的。

核燃料元件

消息介绍，核燃料元件制造是集设计与加工于一体的高端精密制造，结构复杂，需多种工序交叉作业加工才能完成。而3D打印技术，自提出以来就定位于精密制造，能直接利用计算机图形数据生成任意形状的零件，从而极大地缩短产品的研制周期，提高生产率并降低生产成本。

中核集团此次使用的3D设备为SLM-S300激光成型设备，在铺粉精密成型方面具有优势，目前设备正处于预验收阶段，对设备成形质量进行检测后，后续将进行星形架、格架及测高仪零部件等各种复杂零件的3D打印技术的应用。

而资料显示，SLM-S300激光成型设备是由西安铂力特激光成形技术公司自主研发的。

中核集团已经与拥有3D打印技术的企业签署了合作协议。2015年12月25日，中核集团旗下的中国核动力研究设计院和中国核电工程有限公司分别与南方增材科技有限公司签署了核电装备3D增材打印技术研发合作协议。

资料显示，增材打印中的金属3D打印技术开发自上世纪80年代开始起步，历经材料研究、非功能性模型打印、功能性零件直接打印，发展到目前已在航空、航天、国防军工等重要领域实现重大突破和应用。

中核集团将采用3D增材打印技术来制造某些小型反应堆的关键设备。这些设备包括压力容器和主蒸汽超级管道等。

中国核动力研究设计院和中国核电工程有限公司经过长达近2年的时间开展大量调研分析研究认为，如果金属3D打印技术应用于核工业领域，将大大缩短制造周期，提高设备质量和反应堆设备的安全性。

“相比于传统设计制造技术对核电装备由大到小的加工，3D打印技术则是反过来，从粉末开始加工。”一位核电工程师此前向《第一财经日报》记者分析，这使得核电装备质量变得更加可靠。

中核集团总经理助理李晓明则在公开场合表示，金属3D打印技术与核电装备设计制造技术的结合，对未来传统设计制造将带来革命性的改变。

不过，有核电专家指出，3D打印技术要想在核能领域得到广泛使用，至少还需要十年的努力。