Dopo aver annunciato il progetto nell’ottobre 2020, l’ Oak Ridge National Laboratory (ORNL) ha completato l’installazione di quattro staffe stampate in 3D presso la Browns Ferry Nuclear Plant Unit 2 della Tennessee Valley Authority (TVA) ad Athens, AL. Queste staffe di assemblaggio del carburante rappresentano un importante passo avanti per l’uso della produzione additiva (AM) nel settore nucleare, poiché le parti stampate in 3D non sono mai state utilizzate in un’applicazione di reattore.
Per prolungare la vita delle centrali nucleari statunitensi e accelerare lo sviluppo di nuove tecnologie per l’energia nucleare, Framatome, fornitore francese di combustibili di TVA, ha commissionato a ORNL lo sviluppo delle staffe come incursione nell’uso dell’AM per le parti del reattore nucleare. Poiché i dispositivi di fissaggio del canale hanno un design semplice ma non simmetrico, sono stati considerati un buon punto di ingresso per la stampa 3D in tale applicazione. Le parti sono state quindi progettate da ORNL in collaborazione con TVA, Framatome e il programma Transformational Challenge Reactor (TCR) del Department of Energy Office of Nuclear Energy.
L’ORNL ha utilizzato nuove tecniche di produzione additiva per i dispositivi di fissaggio del canale di stampa 3D per l’assemblaggio del combustibile del reattore ad acqua bollente di Framatome. Quattro componenti, come quello mostrato qui, sono stati installati presso l’impianto nucleare di TVA Browns Ferry. Attestazione: Framatome
“La distribuzione di componenti stampati in 3D in un’applicazione di reattore è una grande pietra miliare”, ha affermato Ben Betzler di ORNL, direttore del programma TCR. “Dimostra che è possibile fornire componenti qualificati in un ambiente altamente regolamentato. Questo programma collega la scienza e la tecnologia di base e applicate per fornire soluzioni tangibili che mostrano come la produzione avanzata può trasformare la tecnologia e i componenti dei reattori”.
Le parti sono state stampate in 3D utilizzando la fusione del letto di polvere laser su un sistema GE Additive/Concept Laser M2 Cusing utilizzando acciaio inossidabile 316. Sono stati progettati e realizzati per rispettare le normative di sicurezza. I dati 3D sono stati acquisiti durante il processo di stampa ad ogni livello per certificare i componenti.
“La collaborazione con TVA e ORNL ci consente di implementare tecnologie innovative ed esplorare i mercati emergenti della stampa 3D che andranno a beneficio dell’industria dell’energia nucleare”, ha affermato John Strumpell, manager di North America Fuel R&D presso Framatome. “Questo progetto fornisce le basi per la progettazione e la produzione di una varietà di parti stampate in 3D che contribuiranno a creare un futuro di energia pulita”.
Dopo un’interruzione pianificata, in cui sono state sostituite alcune parti per il sito, i dispositivi di fissaggio stampati in 3D sono stati installati e le operazioni a Browns Ferry sono riprese il 22 aprile 2021. Le parti stampate in 3D sono ora in condizioni operative di routine e rimarranno nel reattore per i prossimi sei anni, sottoposti a continue ispezioni per tutto quel periodo.
