Forschern des Oak Ridge National Laboratory (ORNL) in Tennessee ist es gelungen, mit Hilfe von 3D-Druck einen funktionsfähigen Reaktorkern herzustellen. Ein Prototyp wurde aus Siliziumkarbid mit dem 3D-Drucker gedruckt. Das ORNL will im Rahmen eines „Transformational Challenge Reactor“-Programms der Atomindustrie die Vorteile von Zukunftstechnologien offenlegen.

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Ein Team des amerikanischen Oak Ridge National Laboratory (ORNL) hat erstmals erfolgreich einen Reaktorkern mit dem 3D-Drucker hergestellt. Der gasgekühlte Hochtemperaturreaktor ist ein neueres Modell des bereits 1943 vom ORNL hergestellten X-10 Graphit-Reaktors. Kurt Terrani, technischer Direktor des Oak Ridge Transformational Challenge Reactor-Programms erklärt, dass die Einrichtung einen Weg gesucht hat, ein nukleares System mit hervorragender Leistung schneller zu bauen, wie verschiedene Medien berichten.

Hürden für Innovationen

In der Atomindustrie werden gerne konservative Technologie eingesetzt. Der Umbau wäre teuer und solange nichts kaputt geht, bleibt die Industrie lieber bei bewährten Technologien. Bei der Anfertigung des Kerns blieb das Design gleich. Die Konzepte funktionieren, erklärt Terrani auf der Website des TCL. Das Ziel sei lediglich, schneller und günstiger zu werden. Der erste Prototyp ist ein Reaktorkern aus Siliziumkarbid. Das ist hitzebeständig bis zu Temperaturen von 650 Grad. Der metallisch-silberne Kern ist zylinderförmig und neuneckig konstruiert.

Der rund 45 Zentimeter große Reaktor wird bis zu 3 Megawatt Strom erzeugen und kann 1.000 Haushalte damit versorgen. Die Komponenten des Kerns sind innerhalb von 40 Stunden gedruckt. Schichtweise wird das Material aufgetragen, das zuvor vom Laser erhitzt wurde.

Vorteile des 3D-Drucks für die Atomindustrie

Für eine neue Schraube mussten Hersteller bisher um die 20.000 USD (18.481 EUR) zahlen. So ist der Bau eines Kraftwerks ein teures Vorhaben. Neue Reaktorkerne könnten so Milliarden an Geldern verschlingen und erst nach Jahrzehnten für den Einsatz freigegeben werden.

Die gesammelten 3D-Druck-Erfahrungen sollen den Forschern zufolge den Prozess leichter gestalten. Ein Defekt würde sich anhand der Daten abzeichnen und dem Unternehmen umfangreiche und teure Tests ersparen. Würden Forscher dann noch einen Algorithmus dazu programmieren, wäre der Zugriff auf die Daten zur Fehlererkennung nicht nötig.

Kern im 3D-Drucker
Beim 3D-Druck werden Temperaturen bis zu 760 Grad erreicht (Bild © Screenshot YouTube Video „IR TCR Converted“).

„Man stelle sich vor, man stellt ein Bauteil her und die KI kann feststellen, ob es gut oder schlecht ist. Das ist der Traum“, so Terrani.

Die Forscher des ORNL wollen den ersten 3D-gedruckten Atomreaktor 2023 in Betrieb nehmen. Das russische Unternehmen ROSATOM stellte 2016 bereits mit dem MeltMaster-3D-550 den ersten für die Atomindustrie entwickelten Metall-3D-Drucker vor. Ein Jahr später installierte Siemens erstmals ein 3D-gedrucktes Bauteil in einem der sichersten Atomkraftwerke Europas. Über die weitere Entwicklung auf diesem Gebiet berichten wir auch zukünftig im 3D-grenzenlos Newsletter (hier abonnieren).

Im Video: 3D-Druck des Reaktorkerns

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