3D打印技术正在以惊人的(de)速(sù)度(dù)发展,在(zài)美国能源部(DOE)阿尔贡国家实(shí)验室(shì)的核材料科学家强调3D打印对核工(gōng)业的重要性,科(kē)学家(jiā)们(men)深入研究3D打印机(jī)新材料的领(lǐng)域,并使(shǐ)用(yòng)它们来促进非常敏感的材料(liào)的回收利用。
目前,科学(xué)家可(kě)以从核反应(yīng)堆回收多达(dá)惊(jīng)人的(de)95%乏燃料(liào),剩下的5%的(de)燃料仍然需要存储很(hěn)多材料(liào)。但是,科学家正在使用3D打印技术以进行更多(duō)回(huí)收利用,从(cóng)而加大了回收核废料。科学家们在“通过简化的次(cì)Act系元素镧系元素分离(lí)过(guò)程(ALSEP)和增材(cái)制(zhì)造来关闭核燃料循环 ”中概述的研究结果,解释了“如何(hé)通过(guò)回收利用核(hé)裂(liè)变(biàn)扩大低碳基本负(fù)荷(hé)电(diàn)力(lì)生产核燃料循环中的(de)长(zhǎng)寿命act系元素同位素。” 此外,它们可以再利用2%的核材料,从(cóng)而产(chǎn)生指数差(chà)异。Argonne核化学家(jiā)和合著者安德鲁·布雷(léi)西尔斯(Andrew Breshears)表示:“而不是将5%的信息存储(chǔ)数十万年,而将剩余的(de)3%的信息存储至多(duō)约一千年。” 换句(jù)话说,这个额外的步骤可以将存储长度(dù)减(jiǎn)少近一千(qiān)倍。在第四代快速反应堆中分解核材料将产(chǎn)生更(gèng)多的电(diàn)力。科(kē)学(xué)家们通过从(cóng)称为镧系(xì)元素(sù)的稀(xī)土金属(shǔ)中分离a和cur来达到他(tā)们的目标。借助3D打(dǎ)印技术,他们可以(yǐ)克服将试管工作规模扩大到更大规模方面(miàn)的持续(xù)挑(tiāo)战(zhàn)。在重新设计分离(lí)化(huà)学物质的过程时,研究人员能够3D打印“接触(chù)器”并将其链接(jiē)。Breshears说:“这弥合了实验室规模和(hé)工业规模元素(sù)分离之间的鸿沟。”总之(zhī),科学家们必(bì)须使用36步的分(fèn)离蓝(lán)图,将99.9%的the系元素与镧系元素分离。
Breshears说:“它们的氧化态是相同的,使其很难分离(lí)。”研究小组还发(fā)现(xiàn),在使用3D打印机(jī)时,接(jiē)触器是一种安全(quán)措施,连接接触器的管子可防止di或放射(shè)性物质转(zhuǎn)移(yí)。他们还意识到,拥有3D打印机材料所(suǒ)提供(gòng)的(de)灵(líng)活性是多么有用。
“如果零件确实发(fā)生故(gù)障,则很容易(yì)重新打印和更换它(tā)。我们(men)可以轻松地添加或(huò)删除步骤。”阿贡核(hé)化学家兼合著者彼得(dé)·科扎克(Peter Kozak)说。Breshears说:“也许我们会找(zhǎo)到(dào)一种缩减流程规模的新方法。系元素分离得越多,我们就越能减少它们对公众和环(huán)境的影响。”

▲使用简化的(de)次Act系元素镧(lán)系元素分离工(gōng)艺(ALSEP)和增(zēng)材制造来关闭核燃料循环
3D打印机几乎每(měi)天都在(zài)不断产生一项创新。这意味着正在(zài)使用大量(liàng)材料并将其制(zhì)成会产生废物并经常成为废(fèi)物的产品,无论是因(yīn)为它们(men)是印刷(shuā)失败或(huò)过时的设计的一部分,还(hái)是由于其他原因。没(méi)有人希望在地(dì)球(qiú)上(shàng)堆(duī)积更多的垃圾,因此许多公司都致力于回收利用,从将用(yòng)过的(de)粉末(mò)变成长丝,再使用复(fù)合材料,还研究(jiū)了原始材料与回收材(cái)料之间的比较,进而减少对环境的伤(shāng)害。