3D打印技术正(zhèng)在以惊人的速度发展,在美(měi)国能源部(DOE)阿尔贡国家实验室(shì)的核材(cái)料科学家(jiā)强(qiáng)调3D打印对核工业(yè)的重要性(xìng),科学家们(men)深入研究3D打印(yìn)机新材料的(de)领(lǐng)域,并使用(yòng)它(tā)们来促进非常敏(mǐn)感的材料的回收利用。
目前,科学家(jiā)可(kě)以从核反应(yīng)堆回收多达惊人(rén)的95%乏(fá)燃料,剩(shèng)下的5%的燃料仍然(rán)需要存(cún)储(chǔ)很多材料(liào)。但是(shì),科学家正在使用(yòng)3D打(dǎ)印(yìn)技术以进行更多(duō)回收利用,从而加大了(le)回收核废料。科学家们在“通过简(jiǎn)化(huà)的次(cì)Act系(xì)元(yuán)素镧系元(yuán)素分离过程(ALSEP)和增材制造来关闭核燃料循环(huán) ”中概(gài)述的(de)研究(jiū)结果,解释了“如何通(tōng)过(guò)回收利用核裂变扩大低碳基本负荷电力生产核(hé)燃料循环中的长寿命act系元素同位(wèi)素(sù)。” 此(cǐ)外,它(tā)们可以再利用2%的(de)核材料,从而(ér)产生指数差异。Argonne核化学家和合著者安德鲁(lǔ)·布雷西(xī)尔斯(Andrew Breshears)表示:“而不(bú)是将5%的信息(xī)存储(chǔ)数十(shí)万年,而将剩余的3%的信息存(cún)储至多约一千年(nián)。” 换句话说,这个额(é)外的步骤可以将存储长度减少近(jìn)一千倍。在(zài)第四代快速(sù)反应堆中分解核材料(liào)将产生更(gèng)多的电力。科学家们通过从称为镧系(xì)元素的稀(xī)土(tǔ)金属中分(fèn)离a和(hé)cur来达到他(tā)们(men)的(de)目标。借助(zhù)3D打(dǎ)印技术,他们可以克服将试(shì)管工作规模扩大到更大(dà)规模方面的持续挑战。在(zài)重新设(shè)计分离化(huà)学物质的(de)过程时,研(yán)究人(rén)员能够3D打印“接触器”并将其链接。Breshears说:“这弥合(hé)了实(shí)验室规模和工业(yè)规模元素分离之(zhī)间(jiān)的鸿沟。”总之,科(kē)学家们必须使用36步(bù)的分离蓝(lán)图,将99.9%的the系元(yuán)素与镧系(xì)元素(sù)分离(lí)。
Breshears说(shuō):“它们(men)的氧化态(tài)是相(xiàng)同的,使其很(hěn)难分离。”研究小(xiǎo)组还(hái)发现(xiàn),在使(shǐ)用3D打印机时,接触器是(shì)一种安全措(cuò)施,连接接触器的(de)管子可(kě)防(fáng)止di或放射性(xìng)物质转移。他们还意识到,拥有(yǒu)3D打印机(jī)材料(liào)所提供的灵(líng)活性(xìng)是多么(me)有用。
“如(rú)果零件确实发生故(gù)障,则很容易重新打印和更换(huàn)它。我们可以轻松地添加(jiā)或删除步骤。”阿贡核化学家兼(jiān)合(hé)著者彼得·科扎(zhā)克(Peter Kozak)说(shuō)。Breshears说:“也许我们会找到一种缩减流程(chéng)规模的新(xīn)方法(fǎ)。系元素分离得越(yuè)多,我们就越(yuè)能减少它(tā)们对(duì)公众和(hé)环境的影响。”

▲使用简化的次Act系元素镧系元素分离工艺(ALSEP)和(hé)增材制造来关闭核燃料循环(huán)
3D打(dǎ)印机几乎每天(tiān)都在不(bú)断产生一(yī)项创新(xīn)。这意味着正在(zài)使用大量材料(liào)并将其制成会产生废物并(bìng)经常成为废物的产(chǎn)品,无论是(shì)因为它们是印刷失(shī)败或过时的设(shè)计的一部分,还(hái)是由于其他原(yuán)因(yīn)。没有人(rén)希望在地球上堆积更多的垃圾,因(yīn)此许多公司都致力于回收利用,从(cóng)将用过的粉末变(biàn)成长丝(sī),再(zài)使用复合材料,还研究了原始材料与回收材料之间的(de)比较,进而减少对环境的伤害。