3D打印技术正在以惊人的速度发展,在美国能源(yuán)部(DOE)阿尔贡国家实验室的核材料科(kē)学家强调3D打印对(duì)核工业的重(chóng)要性(xìng),科学家们深入(rù)研究3D打印机新材料的领域,并(bìng)使用它们(men)来促进非(fēi)常(cháng)敏(mǐn)感的材料的回收利用。
目前,科学(xué)家可以(yǐ)从核反应堆回收(shōu)多达惊人的95%乏燃料,剩下的5%的燃料仍然需(xū)要存储(chǔ)很多材料。但(dàn)是(shì),科学家正在使用3D打(dǎ)印技术以进行(háng)更多回收利用,从而(ér)加大了(le)回收核(hé)废料。科学家们在“通(tōng)过简化的(de)次Act系元素镧系元素分(fèn)离过程(chéng)(ALSEP)和增材(cái)制造来关闭核燃料循环(huán) ”中概(gài)述的研(yán)究结(jié)果(guǒ),解释了“如何通过(guò)回收(shōu)利用(yòng)核裂变(biàn)扩大低碳基本负荷电力生产(chǎn)核燃料循(xún)环中的长寿(shòu)命act系元(yuán)素同位素。” 此外,它们可以再利用2%的(de)核材料,从而产(chǎn)生指数差异。Argonne核(hé)化学家和合著者安德(dé)鲁·布雷西尔(ěr)斯(Andrew Breshears)表示:“而(ér)不是将5%的(de)信息存储数十万年,而(ér)将(jiāng)剩余(yú)的3%的信息存储(chǔ)至多约一千(qiān)年。” 换句话说,这个额(é)外(wài)的步骤可以将存储长度减少近一千倍。在第四代快速(sù)反(fǎn)应堆中分解核(hé)材(cái)料将产生更多的电力。科学家们通过从称(chēng)为镧系元(yuán)素的稀土金属中分离a和cur来达到他(tā)们(men)的目标。借助3D打印(yìn)技术(shù),他们可以(yǐ)克(kè)服将(jiāng)试管工作(zuò)规(guī)模扩(kuò)大到更大规(guī)模方(fāng)面(miàn)的持续挑(tiāo)战。在重新设计分离化学(xué)物质的(de)过程时(shí),研究人员能够3D打印“接触(chù)器”并将其(qí)链(liàn)接。Breshears说:“这弥(mí)合了(le)实验室规模和工业规(guī)模(mó)元(yuán)素分离之(zhī)间的(de)鸿沟。”总之,科学家们必须使用36步(bù)的分(fèn)离蓝(lán)图,将99.9%的the系元(yuán)素与镧系(xì)元素分离。
Breshears说:“它(tā)们的氧化态是相同的,使其很难分离。”研(yán)究(jiū)小组还发现,在使(shǐ)用(yòng)3D打印机时,接触器是一种安全措施,连接接触器的管子可防止di或放(fàng)射(shè)性物质转移。他(tā)们还意识到,拥有3D打印机材料所提供的灵(líng)活性(xìng)是多(duō)么有用。
“如果(guǒ)零(líng)件确实发生(shēng)故障,则很容易(yì)重(chóng)新打印和更(gèng)换它。我们可以轻松地添加或删除步骤。”阿(ā)贡核化学家兼合著者彼(bǐ)得(dé)·科扎克(Peter Kozak)说。Breshears说(shuō):“也许我们(men)会(huì)找(zhǎo)到一种(zhǒng)缩减(jiǎn)流程规模的(de)新方法。系元素分离得越多,我们就越能(néng)减少它们对公众(zhòng)和环境(jìng)的(de)影响(xiǎng)。”

▲使用简化的次Act系元素镧系元素分离工(gōng)艺(yì)(ALSEP)和(hé)增材制造(zào)来关闭核燃(rán)料循环
3D打印机几乎每天都在不(bú)断产生一(yī)项(xiàng)创新(xīn)。这意(yì)味着正在(zài)使用大(dà)量(liàng)材料并(bìng)将其制成会产生废物(wù)并(bìng)经常成为废物(wù)的产品,无论是因为它们是印刷(shuā)失败或过时的设计的(de)一部分(fèn),还是由于(yú)其他原因。没有人希望在地球上堆积更多的(de)垃圾,因此许多(duō)公司都致力于回收利用,从将用过的粉末(mò)变成长丝(sī),再使(shǐ)用复合材料,还研究(jiū)了原始材料与回(huí)收材料之间的比较,进而减(jiǎn)少(shǎo)对(duì)环境的伤害。