Das US-amerikanische Unternehmen für Energieerzeugungstechnologie BWX Technologies arbeitet gemeinsam mit dem Oakridge National Laboratory (ORNL) an fortgeschrittenen Reaktortechnologien. Mit der Fähigkeit, Hochtemperaturlegierungen und feuerfeste Metalle additiv herzustellen, sind sie in ihrer Arbeit einen bedeutenden Schritt weitergekommen. Die Forscher streben an die Leistung und Halbwertzeit eines Reaktors zu verbessern, bei gleichzeitig erschwinglichen Herstellungskosten.

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Fortschrittliche Kernreaktoren zu entwickeln bedarf einiger Spezialmaterialien. Zusammen mit dem Oak Ridge National Laborator< (ORNL) haben Ingenieure von BWX Technologies, Inc. (BWXT) neue additive Fertigungstechnologien für die Fertigung von Reaktorkomponenten aus Hochtemperaturlegierungen und feuerfesten Metallen erarbeitet. Das erklärte BWXT kürzlich in einer Pressemitteilung.

3D-gedruckte Teile aus Legierungen und Metallen

andere Aufnahmen des Reaktorkerns
Im Mai gelang den Forschern des ORNL der 3D-Druck eines Reaktorkerns (Bild © ORNL).

Bei fortschrittlichen Reaktoren werden hohe Temperaturen benötigt. Mit 3D-gedruckten Teilen aus Legierungen und Metallen kann bei der Planung und dem Bau neuer Reaktoren helfen. Die additive Herstellung von Hochtemperatur-Superlegierungen und feuerfesten Metallen erlaubt Konstruktionen mit optimiertem Wärmeenergiemanagement, erhöhten Sicherheitsmargen und unfalltoleranten Eigenschaften.

BWXT hat die Fähigkeit gezeigt, additiv Superlegierungen auf Nickelbasis und Legierungen auf feuerfester Metallbasis zur Verwendung in Kernkomponenten herzustellen. Außerdem wurde die Qualifizierung auf Komponentenebene erreicht, was wiederum zu einer effizienteren Zertifizierung von Kernmaterialien in komplexen Geometrien führte. Die Validierung erfolgte während der Durchführung eines Kostenbeteiligungsprogramms für die Entwicklung fortschrittlicher Nukleartechnologien, das 2018 vom US-Energieministerium vergeben wurde.

Kernkomponenten auf Basis feuerfester Metalllegierungen

Mit Kernkomponenten auf Basis feuerfester Metalllegierungen könnten bei einem fortschrittlichen Reaktor Kernaustrittstemperaturen von 2.700 ° F (1.482 ° C) und einen Gesamtwirkungsgrad der Anlage von ungefähr 50% erreicht werden. Zudem könnten die Materialentwicklungen Auswirkungen auf die derzeitige kommerzielle Reaktorflotte und das Ziel haben, einem unfalltolerantes Brennstoffdesign zu näherzukommen.

BWXT möchte sein Wissen und seine fortschrittlichen Fertigungskapazitäten nutzen, um die Kosten für Kernenergiesysteme zu senken. Die Konstruktionen und Herstellungsverfahren von BWXT optimieren die Leistung und Langlebigkeit eines Reaktors bei gleichzeitig erschwinglichen Herstellungskosten.

Sinkendes Herstellungsrisiko

In einem Vorschlag an das Advanced Reactor Development Programm (ARDP) des Energieministeriums hat BWXT dargelegt, wie sich das Herstellungsrisiko im Laufe der Zeit verringern kann.

Laut dem Energieministerium wird ARDP

„die Demonstration fortschrittlicher Reaktoren durch kostenbeteiligte Partnerschaften mit der US-Industrie beschleunigen. Durch die schnelle Entwicklung dieser fortschrittlichen Reaktoren, die so vielversprechend sind, können wir den Zugang zu sauberer Energie erweitern und Marktchancen nutzen, bevor wichtige Infrastruktur- und Lieferkettenfähigkeiten verloren gehen.“

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