Sougata Roy 實(shí)驗(yàn)室里正在工作的 3D 打印機(jī)

DREAM TEAM代表“為極端應(yīng)用和管理的鎢增材制造開(kāi)發(fā)一個(gè)強(qiáng)大的生態(tài)系統(tǒng)”。

隨著對(duì)碳排放的日益關(guān)注以及未來(lái)幾十年實(shí)現(xiàn)凈零排放的目標(biāo)，核能作為潛在的無(wú)碳能源受到重視。

核裂變發(fā)電是美國(guó)最大的清潔能源之一。美國(guó)能源信息署的數(shù)據(jù)顯示，核裂變發(fā)電占電力供應(yīng)的19%，而風(fēng)力渦輪機(jī)僅占10%。

為了進(jìn)一步發(fā)展核聚變技術(shù)，DOE組建了DREAM TEAM。

DREAM TEAM是什么?

DREAM TEAM由愛(ài)荷華大學(xué)機(jī)械工程系助理教授Sougata Roy領(lǐng)導(dǎo)，團(tuán)隊(duì)成員包括北達(dá)科他大學(xué)機(jī)械工程系助理教授Yachao Wang，以及來(lái)自DOE三個(gè)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(艾姆斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室)的研究人員。

Roy將他在增材制造(3D打印)方面的專業(yè)知識(shí)帶入團(tuán)隊(duì)，他將利用這些知識(shí)制造核反應(yīng)堆內(nèi)部的熱屏蔽和組件。

盡管Roy之前的研究與清潔能源無(wú)關(guān)，但他對(duì)參與該領(lǐng)域充滿熱情。“這個(gè)項(xiàng)目讓我興奮的一個(gè)主要原因是與核能合作。這種零排放電力對(duì)未來(lái)至關(guān)重要，”Roy在一份聲明中表示。

Sougata Roy正在領(lǐng)導(dǎo)一個(gè)項(xiàng)目，探索加工鎢用于核反應(yīng)堆的新方法。圖片來(lái)源：Christopher Gannon/愛(ài)荷華大學(xué)。

DREAM TEAM將如何使用鎢?

DREAM TEAM項(xiàng)目是美國(guó)能源部既定計(jì)劃刺激競(jìng)爭(zhēng)性研究(EPSCoR)的一部分，旨在建設(shè)美國(guó)能源相關(guān)能力。

在DREAM TEAM，研究人員將使用鎢，這是核反應(yīng)堆內(nèi)壁的首選材料，因?yàn)樗哂懈呷埸c(diǎn)并能承受高溫。它也是聚變反應(yīng)堆壁的首選材料，因?yàn)樗谑艿街凶虞椛滢Z擊時(shí)能抵抗侵蝕，并且不會(huì)保留高水平的放射性氚。

使用鎢的挑戰(zhàn)在于它堅(jiān)硬但易碎，難以融入制造工藝。

Roy領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)將使用激光粉末噴射定向能量沉積技術(shù)來(lái)3D打印鎢。在這種處理鎢的非常規(guī)方法中，研究團(tuán)隊(duì)將在氧氣控制條件下使用激光，將鎢金屬逐層打印到核反應(yīng)堆壁上。

該項(xiàng)目獲得的100萬(wàn)美元資助還將使團(tuán)隊(duì)能夠購(gòu)買(mǎi)設(shè)備來(lái)分析和描述3D打印樣品的機(jī)械性能。作為研究人員，Roy熱衷于基于物理的建模和計(jì)算模擬，這是3D打印之前所必需的。

研究人員將利用機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果建立理論。但鎢只是一個(gè)開(kāi)始。

“我們將從純鎢開(kāi)始。最終，我們將開(kāi)發(fā)新的合金來(lái)解決開(kāi)裂問(wèn)題，”Roy在新聞稿中補(bǔ)充道。