Le département d’énergie d’ Oak Ridge a mis au point une nouvelle méthode pour imprimer en 3D des composants de réacteurs nucléaires.
Utilisée sous licence par Ultra Safe Nuclear Corporation (USNC), cette méthode fait appel à une technique de fabrication additive sophistiquée pour imprimer des matériaux réfractaires, très résistants à la chaleur extrême et à la dégradation, dans des composants aux formes complexes nécessaires à la conception de réacteurs nucléaires avancés.
USNC intégrera cette méthode pour stimuler sa mission de développement et de déploiement d’équipements générateurs d’énergie à base nucléaire qui soient sûrs, commercialement compétitifs et simples à utiliser.
Le collaborateur de longue date, basé à Seattle, prévoit également d’étendre ses activités dans l’est du Tennessee afin de profiter de la proximité de l’expertise de l’ORNL tout en augmentant la production de composants spécialisés pour les applications nucléaires et industrielles.
« Cette technologie est idéale pour la fabrication de la structure et des composants du cœur des réacteurs avancés de l’USNC« , a déclaré Kurt Terrani, vice-président exécutif de l’USNC.
Terrani a rejoint l’USNC après avoir travaillé à l’ORNL, où il était directeur technique du programme Transformational Challenge Reactor du laboratoire. Il a mis à profit l’expertise de la Manufacturing Demonstration Facility du laboratoire et le leadership en matière de technologie nucléaire pour piloter le concept d’impression 3D de composants pour des applications énergétiques.
« Il est gratifiant de voir la transition du concept de base à une technologie plus mature qui est activement développée et déployée par nos partenaires industriels« , a déclaré Jeremy Busby, directeur de la division Énergie nucléaire et cycle du combustible de l’ORNL. « C’est exactement le type d’impact que l’ORNL s’efforce d’obtenir pour notre portefeuille énergétique« .
Selon Terrani, les systèmes nucléaires avancés existants d’USNC sont conçus pour offrir les plus hauts niveaux de sécurité et de fiabilité. Si l’entreprise atteint actuellement cet objectif, « nous ne nous arrêtons pas là« .
« Nous utilisons également dans nos cœurs de réacteur des matériaux capables de résister à des environnements très difficiles et à des températures élevées, sans aucune dégradation« , a-t-il ajouté. « Nous concevons de multiples barrières redondantes contre tout rejet potentiel de radiations grâce à l’application fondamentale de l’ingénierie nucléaire et de la science des matériaux. »
Le matériau réfractaire de choix d’USNC pour les composants du cœur des réacteurs nucléaires est le carbure de silicium, une céramique résistant aux hautes températures et dont la tolérance aux rayonnements a été testée et prouvée. Cependant, l’usinage traditionnel du carbure de silicium en pièces pour un réacteur est tellement long et coûteux qu’il est presque impossible.
L’alternative développée par l’ORNL combine l’impression par jet de liant comme technique de fabrication additive et un processus de production de céramique appelé infiltration chimique en phase vapeur, ce qui permettra à l’USNC de fabriquer plus efficacement des composants aux formes complexes souhaitées, comme les canaux de fluide dans un échangeur de chaleur.
La nouvelle installation de fabrication de combustible pilote, ou PFM, de l’USNC sera située dans l’East Tennessee Technology Park à Oak Ridge, où se trouve l’ancienne usine K-25 et à quelques minutes seulement du campus principal de l’ORNL. L’entreprise énergétique prévoit de poursuivre sa collaboration avec l’ORNL.
« Nous sommes impatients de poursuivre notre relation solide avec l’ORNL« , a déclaré Francesco Venneri, directeur général d’USNC. « La proximité du laboratoire et de ses scientifiques et installations de classe mondiale nous permet d’accéder facilement à l’expertise en matière de technologies de cœur de réacteur et de fabrication additive, ainsi qu’aux dernières recherches sur les rayonnements, les combustibles et les matériaux, qui profitent toutes à l’engagement d’USNC d’apporter une énergie nucléaire sûre, fiable et sécurisée aux marchés mondiaux. »
USNC et l’ORNL ont également signé un protocole d’accord en septembre sur les activités de développement de combustibles et de réacteurs nucléaires avancés.
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