Perché “capsule” e perché in acciaio 316H
Oak Ridge National Laboratory ha testato con successo due capsule sperimentali in acciaio inox 316H, stampate con tecnologia laser powder bed fusion (LPBF) presso il Manufacturing Demonstration Facility. Queste capsule contengono materiali da irradiare nel reattore High Flux Isotope Reactor (HFIR), fungendo da barriera di pressione e contenimento durante gli esperimenti. L’acciaio 316H è scelto per resistenza ad alta temperatura, corrosione e radiazioni, oltre alla saldabilità.
Un mese di irraggiamento e via libera alla sicurezza
Prodotte a gennaio, le capsule sono rimaste nel reattore per un ciclo di test di circa un mese e sono state estratte integre, superando le revisioni di sicurezza interne. È un passaggio importante nella qualificazione di componenti additivi destinati ad ambienti nucleari, dove la tolleranza all’errore è minima.
Il contesto: programma AMMTO e ruolo del MDF
Il lavoro è finanziato dall’Advanced Materials and Manufacturing Technologies Office del Dipartimento dell’Energia (DOE). L’MDF di ORNL non è solo un laboratorio interno, ma un consorzio nazionale per accelerare l’adozione di tecnologie additive nella manifattura statunitense.
HFIR: flusso neutronico elevato, test meccanici duri
HFIR è progettato per offrire un flusso neutronico tra i più alti al mondo: qui si misurano proprietà come resistenza a trazione, tenacità a frattura e creep su leghe avanzate (es. Kanthal per applicazioni ad alta temperatura). Le capsule servono a isolare campioni e a garantire la sicurezza del personale durante l’irraggiamento.
Perché la stampa 3D può fare la differenza nella filiera nucleare
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Tempi e costi: molte parti tradizionali richiedono mesi per la produzione; l’additive riduce iterazioni e lead time per prototipi e pezzi unici.
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Geometrie personalizzate: la personalizzazione è la norma in impianti che devono durare decenni; dispositivi come le capsule possono essere adattati rapidamente a nuove leghe o formati di campione.
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Supply chain fragile: fornitori storici scompaiono, ricambi fuori produzione; l’additive consente “ricostruzione” di componenti su dati digitali.
Dichiarazioni chiave
Ryan Dehoff (direttore MDF): “Additive manufacturing potrebbe diventare prassi standard per altri componenti critici del reattore, man mano che ne dimostriamo l’affidabilità.” Richard Howard (Nuclear Energy and Fuel Cycle Division): l’AM amplia gli strumenti per sviluppare esperimenti in condizioni estreme.
Legami con altri progetti nucleari e fusione
L’articolo su 3DPrint.com collega questa attività ad altri movimenti nel settore: Westinghouse, applicazioni su tokamak e ricerca plasma, oltre a componenti per acceleratori di particelle. Ciò suggerisce una domanda crescente di leghe resistenti e geometrie complesse.
Prossimi passi: dalla qualifica di capsule a componenti strutturali
Ora che il percorso di qualificazione per piccoli recipienti è stato tracciato, ORNL può spingere su componenti più complessi: condotti di raffreddamento, schermature, strutture secondarie del reattore. Il punto critico resterà la certificazione: processi, materiali e geometrie devono essere documentati e ripetibili
