Un reactor nuclear impreso en 3D

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Un reactor nuclear impreso en 3D

Un reactor nuclear impreso en 3

 

Unos investigadores del Laboratorio Nacional de Oak Ridge del Departamento de Energía de Estados Unidos están perfeccionando su diseño de un núcleo de reactor nuclear impreso en 3D, ampliando el proceso de fabricación aditiva necesario para construirlo y desarrollando métodos para confirmar la consistencia y fiabilidad de sus componentes impresos.

El método, perteneciente al proyecto Transformational Challenge Reactor Demonstration Program (TCR), aprovecha avances del ORNL en fabricación, materiales, ciencia nuclear, ingeniería nuclear, computación de alto rendimiento, análisis de datos y campos relacionados.

El laboratorio tiene como objetivo poner en marcha el primer reactor de su clase para el año 2023. El programa ha mantenido su agresivo calendario durante la pandemia de COVID-19, utilizando el trabajo a distancia para continuar los esfuerzos de diseño y análisis.

«La industria nuclear se ve todavía limitada a la hora de pensar en la forma en que diseñamos, construimos y desplegamos la tecnología de la energía nuclear», dijo el director del ORNL, Thomas Zacharia. «El DOE lanzó este programa para buscar un nuevo enfoque para desarrollar rápida y económicamente soluciones transformadoras que proporcionen energía limpia y fiable».

El desarrollo y el despliegue de los reactores han dependido tradicionalmente de materiales, combustibles y tecnología desarrollados en los años 50 y 60, y los altos costos y los largos períodos de construcción han limitado a los Estados Unidos a construir solo una nueva central nuclear en los últimos 20 años.

El programa TCR introducirá nuevos materiales avanzados y utilizará sensores y controles integrados, proporcionando un sistema altamente optimizado y eficiente que reduzca el costo, confiando en los avances científicos con potencial para dar forma a un nuevo camino en el diseño, la fabricación, la concesión de licencias y el funcionamiento de los reactores.

Científicos de la ORNL han seleccionado y optimizado un diseño para su impresión durante un período de tres meses, demostrando la capacidad de producir rápidamente un prototipo de núcleo de reactor. (Foto: Brittany Cramer/Oak Ridge National Laboratory, U.S. Dept. of Energy)

El programa TCR ha completado varios experimentos fundamentales, incluyendo la selección de un diseño de núcleo, y ha realizado un «sprint» de tres meses para demostrar la agilidad de la tecnología de fabricación aditiva para producir rápidamente un prototipo de núcleo de reactor.

Los investigadores se centrarán ahora en perfeccionar el diseño seleccionado y los procesos que aseguren un sistema de energía óptimo y fiable. Las tecnologías de vigilancia evalúan continuamente el proceso de fabricación, proporcionando corrientes de datos en tiempo real que permiten la calificación en tiempo real del material impreso y el análisis del rendimiento mediante inteligencia artificial. El equipo también lleva a cabo extensas pruebas posteriores a la construcción para evaluar el rendimiento de los componentes y establecer vínculos entre el comportamiento de cada pieza única y sus datos de fabricación.

«Hemos estado desarrollando agresivamente la capacidad de hacer realidad este programa durante los últimos meses, y nuestro esfuerzo ha demostrado que esta tecnología está lista para demostrar un núcleo de reactor nuclear impreso en 3D», dijo Kurt Terrani, director técnico del TCR. «La situación actual de la energía nuclear es desesperada. Este es un esfuerzo fundamental que puede abrir las puertas a una rápida innovación para la comunidad nuclear».

Como parte del despliegue de un reactor nuclear impreso en 3D, el programa también creará una plataforma digital que ayudará a suministrar tecnología a la industria para la rápida adopción de la tecnología de energía nuclear fabricada de forma aditiva.

«Todo el concepto del TCR es posible gracias a los importantes avances en la tecnología de procesos de fabricación aditiva», dijo Terrani. «Al utilizar la impresión en 3D, podemos utilizar tecnología y materiales que la comunidad nuclear no ha podido capitalizar en las últimas décadas. Esto incluye sensores para un control casi autónomo y una biblioteca de datos y un nuevo y acelerado enfoque de calificación que beneficiará a toda la comunidad nuclear».

A través del programa TCR, la ORNL está buscando una solución a una tendencia preocupante. Aunque las plantas de energía nuclear proporcionan casi el 20 por ciento de la electricidad de los EE.UU., más de la mitad de los reactores estadounidenses se retirarán dentro de 20 años, en base a las fechas de vencimiento de las licencias actuales.

«El programa TCR proporcionará un nuevo modelo para el despliegue acelerado de sistemas avanzados de energía nuclear», dijo Zacharia. «Si el costo y los tiempos de construcción no se abordan en un futuro muy cercano, Estados Unidos perderá finalmente su mayor fuente de energía libre de emisiones».

El ORNL se está asociando con los laboratorios nacionales de Argonne e Idaho y colaborando con la industria para permitir una rápida adopción para uso comercial.

El TCR se basa en 77 años de historia del ORNL, durante los cuales ha mostrado un liderazgo internacional en el desarrollo de la ciencia y la tecnología nuclear. El laboratorio comenzó siendo el hogar del primer reactor en funcionamiento continuo del mundo, y sus científicos e ingenieros fueron pioneros en tecnología y experiencia en las primeras décadas de la Era Atómica. El TCR será el decimocuarto reactor construido y operado por el ORNL. (Fuente: NCYT Amazings)

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