Ultra Safe Nuclear Corporation (USNC) 采用了兩臺來自增材制造技術公司 Desktop Metal 的 3D 打印機，以形成核級碳化硅，用于其創(chuàng)新的全陶瓷微封裝 (FCM) 核燃料。

FCM 燃料芯塊包含 TRISO 顆粒 - 以藍色顯示 - 包裹在碳化硅中(圖片：USNC)

這些打印機來自 Desktop Metal 的 X 系列粘合劑噴射系統(tǒng)。Desktop Metal 表示，USNC 計劃在今年晚些時候再采用兩臺機器。

USNC 的 FCM 燃料 - 該公司打算在其微型模塊化反應堆 (MMR) 中使用 - 包含包裹在碳化硅基質中的 TRISO(碳氧化鈾三結構各向同性)燃料顆粒。根據(jù) Desktop Metal 的案例研究，粘合劑噴射 3D 打印機的應用促進了制造燃料的關鍵步驟。

粘合劑噴射 3D 打印將粘合劑噴墨到粉末顆粒(如金屬、沙子或陶瓷)中，以創(chuàng)建固體部件，一次一層薄薄，無需使用傳統(tǒng)工藝陶瓷加工方法中使用的硬工具。此外，與沉積過程中依靠高溫熔化金屬顆粒以連接它們的 3D 打印工藝不同，整個過程是在低溫下進行的：對于具有高熔點的碳化硅來說，這是一個重要的考慮因素。

直接從數(shù)字設計文件打印，無需工具，可以快速迭代設計，并能夠創(chuàng)建無法以其他方式制造的獨特形狀。

“對于我們復雜的批量生產(chǎn)來說，粘合劑噴射是一種低成本、高產(chǎn)量、可靠的工藝，”USNC 核心部門執(zhí)行副總裁 Kurt Terrani 說。“X 系列機器的先進材料能力是我們創(chuàng)新燃料設計方法的基礎。”

小型 X 系列打印機 InnoventX 已安裝在 USNC 位于猶他州鹽湖城的設施中，并且核燃料矩陣已被開發(fā)用于在更大的 X25Pro 和 X160Pro 系統(tǒng)上擴大規(guī)模。

今年早些時候，UNSC 獲得了橡樹嶺國家實驗室 (Oak Ridge National Laboratory) 的 3D 打印工藝許可，該工藝使用粘合劑噴射打印結合化學氣相滲透來制造耐火陶瓷碳化物。它還宣布，它計劃于今年晚些時候在田納西州橡樹嶺的一個試點制造工廠開始運營，其中原料鈾粉末將被加工成 TRISO 燃料顆粒。

USNC 的 MMR 是一個 15 兆瓦熱電、5 兆瓦電高溫氣冷反應堆，目前正在加拿大和美國獲得許可。Global First Power 計劃到 2026 年在加拿大的 Chalk River 實驗室建造和運營 MMR 裝置。