Các nhà máy năng lượng hạt nhân có thể được xây dựng nhanh hơn với chi phí thấp hơn khi sử dụng lõi lò phản ứng in 3D.
Phòng thí nghiệm Quốc gia Oak Ridge của Bộ Năng lượng Mỹ phát triển nguyên mẫu lõi lò phản ứng hạt nhân in 3D trong chương trình Transformational Challenge Reactor (TCR). Mục tiêu cuối cùng của các nhà nghiên cứu là tạo ra lò phản ứng in 3D hoàn chỉnh cao cấp tích hợp cảm biến và nút điền khiển, bao gồm ít bộ phận hơn vào năm 2023.
Bộ phận in 3D của nguyên mẫu lò phản ứng. (Ảnh: New Atlas).
Theo Hiệp hội Năng lượng Hạt nhân Thế giới, Mỹ có 98 lò phản ứng hạt nhân vận hành ở 30 bang, cung cấp 20% nhu cầu năng lượng của cả nước mà không thải khí carbon. Phần lớn lò phản ứng sử dụng công nghệ hơn 50 năm tuổi. Chỉ có một lò phản ứng mới được xây dựng trong vòng 20 năm qua. Nhiều lò khác sắp dừng hoạt động trong hai thập kỷ tới.
Thay thế những lò phản ứng này là nhiệm vụ vô cùng khó khăn và tốn kém vì nhiều lý do, nhưng lý do lớn nhất là những lò phản ứng thương mại ở Mỹ thường là dự án dân sự lớn mất hàng thập kỷ để thiết kế, phát triển, chế tạo, triển khai, thử nghiệm, xin cấp phép và vận hành.
Chương trình TCR hướng tới tăng tốc quá trình trên bằng cách cắt giảm mạnh chi phí thông qua tận dụng lợi thế của in 3D nhiệt độ cao, kế hợp vật liệu cao cấp và thiết kế lò phản ứng hiện đại. Theo ORNL, kết quả là nhóm nghiên cứu chỉ mất 3 tháng để sản xuất lõi lò phản ứng nguyên mẫu.
“Chúng tôi đã tích cực phát triển khả năng để biến chương trình này thành hiện thực trong vài tháng qua. Nỗ lực của chúng tôi chứng minh công nghệ này đã sẵn sàng để in 3D lõi lò phản ứng”, Kurt Terrani, giám đốc kỹ thuật của TCR, cho biết.
Chương trình hiện đang ở vào giai đoạn tinh chỉnh thiết kế nguyên mẫu, ứng dụng trí tuệ nhân tạo (AI) nhằm liên tục giám sát trong quá trình sản xuất để đánh giá vật liệu và hiệu suất. Nếu thành công, ORNL tin rằng công nghệ này có thể làm thay đổi nhanh chóng ngành công nghiệp năng lượng hạt nhân.