在核能工業(yè)中，3D打印技術(shù)正逐漸成為一種變革性的制造方式，特別是在生產(chǎn)關(guān)鍵部件方面。然而，這些部件的性能和安全性至關(guān)重要，因此需要精確的質(zhì)量控制流程進行嚴(yán)格檢測。

ORNL算法目前正在為愛達荷國家實驗室 (INL) 進行訓(xùn)練

以便將類似的方法應(yīng)用于輻照材料和核燃料

2024年11月4日，美國橡樹嶺國家實驗室（ORNL）的科學(xué)家們開發(fā)出了一種創(chuàng)新的軟件算法，能夠極大提升核應(yīng)用3D打印部件的檢測速度，將檢測時間縮短85%。這一突破性的進展，不僅將檢測成本和時間大幅降低，而且對核工業(yè)的質(zhì)量控制流程產(chǎn)生了重大影響。

核工業(yè)中，3D打印部件的質(zhì)量檢測通常依賴于高精度的計算機斷層掃描（CT掃描）。這些掃描利用X射線技術(shù)，對部件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行詳盡的檢查，以確保無缺陷。然而，傳統(tǒng)方法不僅耗時，而且昂貴。ORNL的算法運用先進的機器學(xué)習(xí)技術(shù)，加速了圖像重建和分析過程，使得檢測過程更加迅速和高效。

在愛達荷國家實驗室（INL）的應(yīng)用測試中，該算法展現(xiàn)了先進的性能。研究人員使用新算法，僅用不到5小時的時間就完成了30多個3D打印樣品部件的分析，這與以往30多個小時的掃描時間相比，效率得到了極大的提升。這種加速的檢測能力，為輻照材料和核燃料的應(yīng)用開辟了新的可能性。

另外，在核反應(yīng)堆中取出的材料往往含有放射性，因此，長時間的X射線CT掃描不僅對實驗室技術(shù)人員的安全構(gòu)成威脅，還會因為輻射導(dǎo)致探測器磨損，限制使用壽命和圖像準(zhǔn)確性。通過縮短掃描時間，現(xiàn)在可以顯著減少輻射劑量，減少等待時間，同時還能提供更高質(zhì)量的數(shù)據(jù)，并加速性能模型的反饋。

INL的儀器科學(xué)家兼衍射和成像小組負(fù)責(zé)人Bill Chuirazzi表示：“這種算法的應(yīng)用將顯著提高工人安全，加快我們評估新材料的速度，從長遠來看，它將加速新核能理念從構(gòu)思到電網(wǎng)實施的整個生命周期?！?/span>

ORNL研究人員利用基于電子束的粉末床熔合

 (EB-PBF) 技術(shù)3D打印出首批具有復(fù)雜幾何形狀的無缺陷鎢部件

ORNL的研究員Amir Ziabari是該算法的開發(fā)者，他最初是為了加快3D打印金屬部件的掃描速度而開發(fā)此算法?，F(xiàn)在，他正致力于訓(xùn)練該軟件，能夠?qū)Ψ派湫晕镔|(zhì)和燃料進行同樣高效的掃描。ORNL和INL之間的合作將有助于新型反應(yīng)堆的快速開發(fā)和部署，這在推動電力部門脫碳的進程中起著至關(guān)重要的作用。

這項軟件技術(shù)得到了美國能源部先進材料和制造技術(shù)（AMMT）的資助，該項目旨在通過演示和部署，加速新材料和制造技術(shù)的商業(yè)化進程，以支持美國制造業(yè)的創(chuàng)新和競爭力。

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