I ricercatori dell’Idaho National Laboratory (INL) stanno usando la stampa 3D in un nuovo metodo per la produzione di combustibili nucleari avanzati. La produzione di combustibili U3Si2 con la produzione di additivi come tecnica alternativa di fabbricazione (AMAFT) potrebbe migliorare sia l’economia del ciclo del combustibile che la sicurezza.
A differenza del carbone (odiato dalla maggioranza) e dell’energia verde (approvato dalla maggioranza), il nucleare rimane una forma decisamente discussa di energia. In linea di principio, è una soluzione incredibilmente efficace e rispettosa dell’ambiente alle nostre crescenti esigenze energetiche, non producendo emissioni nocive o CO2.
Ma è una energia estremamente pericolosa gli eventi come il disastro di Chernobyl del 1986 e il disastro nucleare di Fukushima Daiichi sono lì come monito.
Questa preoccupazione sul nucleare – che riguarda anche il problema dei rifiuti nucleari sotterranei – significa che gli sforzi degli scienziati per migliorare la sicurezza del nucleare sono quasi sempre apprezzati da tutta la comunità scientifica. Le nuove ricerche condotte allo INL sembrano essere un esempio, di come gli scienziati che chiedono una nuova tecnica di produzione di additivi potrebbero migliorare sia la sicurezza che l’efficienza del nucleare.
Si chiama Additive Manufacturing come tecnica alternativa di fabbricazione, o AMAFT per brevità, ed è un modo per produrre combustibili nucleari avanzati come il silicuro di uranio (U3Si2) per i reattori nucleari. Il metodo è stato sviluppato dalla dottoressa Isabella Van Rooyen dell’ INL e dal dottor Clemente Parga, insieme a Ed Lahoda della Westinghouse, società di costruzione di centrali elettriche.
I ricercatori hanno sviluppato la loro nuova tecnica di stampa 3D per lavorare con i combustibili U3Si2, credendo che queste sostanze offrano particolari benefici di sicurezza a causa della loro densità e dei fattori di conducibilità termica in cui i combustibili abbattono i combustibili di anidride uranio (UO2) utilizzati nella maggior parte delle centrali nucleari.
L’U3Si2 può migliorare sia la sicurezza che l’efficienza di un reattore nucleare e con questa nuova tecnica di produzione di additivi utilizzata per produrli, Lo INL spera che il combustibile possa eventualmente sostituire i combustibili più volatili di biossido di uranio (UO2) nelle centrali elettronucleari in tutto il mondo. E la tecnica offre anche una serie di vantaggi oltre alla sicurezza.
“La tecnologia AMAFT utilizza un nuovo processo di produzione di additivi ibridi, il che significa combinare alcuni processi di produzione tradizionali e alcuni additivi per ridurre il numero di passaggi – e quindi il tempo e il costo nella produzione di combustibili per i reattori di potenza», ha spiegato Van Rooyen.
L’AMAFT è costituito da un processo “modellamento ibrido di ingegneria laser” che crea un piccolo fondello di fusione da molteplici sorgenti di polveri, che possono essere utilizzate per formare un pellet di combustibile U3Si2 denso, confrontando le tecniche tradizionali di produzione del combustibile che coinvolgono più fasi. è facile vedere come il metodo dell’ INL potrebbe trasformare il mondo del nucleare.
AMAFT non è solo più veloce e più sicuro di altre opzioni di produzione del combustibile nucleare; è anche molto versatile. I ricercatori dell’INL affermano che l’AMAFT lavora con qualsiasi materia prima di base dell’uranio, che potrebbe renderlo adatto a vari scopi. Questa versatilità offre anche una flessibilità per i fabbricanti, consentendo loro di utilizzare diverse fonti di materie prime.
Il nuovo processo di stampa 3D per il combustibile nucleare è già in fase di commercializzazione.
Questo è in gran parte grazie al coinvolgimento di INL con l’iniziativa DOE’s Energy I-Corps che incoraggia l’imprenditoria nei laboratori DOE accoppiando ricercatori DOE con esperti del settore, dando agli scienziati un’idea di come trasformare il proprio lavoro in un prodotto commerciabile.