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L’impression 3D devient nucléaire DEUX FOIS en une semaine

À mesure que les technologies, les processus et les normes d’impression 3D ont mûri, nous avons vu la fabrication additive gravir les échelons des domaines de fabrication techniquement complexes.

Nous avons vu la fabrication additive appliquée au sport automobile, à l’ingénierie des engins spatiaux, à l’aviation… et maintenant enfin, elle a fait des percées dans ce qui pourrait être considéré comme le summum des secteurs critiques pour la sécurité: l’industrie nucléaire.

Et comme un arrêt de bus, où l’on peut attendre des heures avant que deux n’arrivent à la fois, nous n’avons pas une mais DEUX histoires d’impression 3D nucléaire cette semaine. Continuer à lire.

Dé à coudre nucléaire

Pour la toute première fois, un composant imprimé en 3D a été utilisé dans une centrale nucléaire.

La Westinghouse Electric Company, basée aux États-Unis, a annoncé le 4 mai que le dispositif de bouchage des dé à coudre imprimé en 3D avait été installé dans leur centrale électrique Byron 1, à Byron, Illinois.

Byron 1 a commencé ses activités commerciales en 1985 et est exploité par Excelon Generation Company. L’usine doit subir un ravitaillement régulier et c’est lors de la récente panne de ravitaillement prévue au printemps que le dispositif d’obturation de la cosse a été installé.

Le dispositif lui-même est utilisé pour abaisser les assemblages combustibles dans les cœurs de réacteur.

La version imprimée en 3D est le résultat de 3 ans de recherche, a été construite en utilisant la fusion sur lit de poudre et est fabriquée en acier inoxydable de qualité 316L.

«Notre programme de fabrication additive offre aux clients des conceptions de composants améliorées qui contribuent à augmenter les performances et à réduire les coûts, ainsi qu’à donner accès à des composants qui peuvent ne pas être disponibles en utilisant les méthodes de fabrication traditionnelles», a déclaré Ken Canavan, directeur technique de Westinghouse.

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Comme vous pouvez le voir sur l’image ci-dessous, la fabrication de l’appareil nécessiterait normalement de nombreuses étapes de processus différentes. En utilisant l’impression 3D, Westinghouse a réussi à réduire le nombre d’étapes du processus de fabrication.

Dispositif d'obturation de dé à coudre nucléaire

Bien sûr, l’impression 3D n’est pas seulement utile pour les composants de prochaine génération, mais peut être très pratique lorsqu’il s’agit de fabriquer des pièces héritées et obsolètes, ce qui est certainement une aubaine pour des industries telles que le nucléaire et l’aérospatiale où le développement avance si lentement que des équipementiers entiers. peut disparaître avant qu’un projet ne soit réalisé.

Noyau du réacteur nucléaire

Nous ne sommes pas des ingénieurs nucléaires ici, mais il est probablement prudent de dire qu’un cœur de réacteur nucléaire est un composant hautement critique nécessitant une fiabilité incroyablement élevée combinée à des méthodes de contrôle de qualité inégalées (si vous connaissez un autre système d’ingénierie sur la planète plus exigeant de fiabilité, alors faites-le nous savoir dans les commentaires!).

C’est donc peut-être une bonne indication que la FA est arrivée à maturité lorsque le laboratoire national d’Oak Ridge (ORNL) déclare avoir imprimé en 3D tout le cœur d’un réacteur nucléaire. Et c’est exactement ce qu’ils ont annoncé hier (11 mai).

ORNL au Tennessee a travaillé sur le développement de nouvelles méthodes de fabrication de composants nucléaires dans le cadre du programme Transformational Challenge Reactor (TCR), qui vise à développer des méthodes permettant des approches plus rapides et plus abordables de l’énergie nucléaire.

L’équipe de recherche s’est concentrée sur la mise à l’échelle progressive de son cœur de réacteur nucléaire imprimé en 3D et prévoit d’avoir un cœur pleinement opérationnel d’ici 2023.

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Dans le cadre de leur calendrier agressif, l’équipe a même poursuivi la conception et la simulation à distance pendant la pandémie de coronavirus (ce qui est sans aucun doute une bonne nouvelle pour les entreprises de CAO et de simulation basées sur le cloud qui ont eu du mal à faire des percées dans les secteurs de fabrication de haute sécurité).

Cœur de réacteur en acier imprimé en 3D ORNL

«L’industrie nucléaire est toujours contrainte de réfléchir à la manière dont nous concevons, construisons et déployons la technologie de l’énergie nucléaire», a déclaré Thomas Zacharia, directeur de l’ORNL.

L’ingénierie nucléaire traditionnelle est un processus très long et coûteux, en raison de la disponibilité des matériaux et de la vitesse de construction des usines glaciaires. En conséquence, les États-Unis ont été réduits à construire un réacteur tous les 20 ans. Cela a mis le pays à l’écart en termes de nouveaux développements, et cela a inquiété les initiés de l’industrie. Le programme TCR peut offrir une solution à ces préoccupations.

«Le programme TCR fournira un nouveau modèle de déploiement accéléré de systèmes d’énergie nucléaire avancés», a déclaré Zacharia.

Vous pouvez voir la démonstration de fabrication du cœur du réacteur en question dans la vidéo ci-dessous.

L’impression du noyau n’a nécessité que 40 heures à l’aide d’une matière première en acier inoxydable. La vidéo d’imagerie thermique montre des piscines de fonte atteignant des températures allant jusqu’à 1400 degrés Celsius.

Tiens voilà. L’industrie nucléaire a un brillant avenir (brillant) grâce à la fabrication additive, et l’impression 3D est encore validée dans les applications système critiques. Et avec cela, il semble que la FA ait finalement atteint le plateau de la productivité pour les systèmes fortement dépendants de la sécurité.

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