علماء روس يستخدمون تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد لكسر صعوبات إنتاج مواد المفاعل النووي الحراري

حقق العلماء الروس تقدمًا مهمًا في إنتاج المواد للمفاعلات النووية الحرارية. طور خبراء NUST MISIS و JSC NIIEFA تقنية جديدة خصيصًا لإنتاج المواد للمكونات الرئيسية التي تواجه البلازما في المفاعلات النووية الحرارية. تعمل هذه المكونات في بيئات قاسية ويجب أن تتحمل الظروف القاسية مثل درجات الحرارة المرتفعة والتعرض لنظائر الهيدروجين، مما يتطلب أداءً ماديًا عاليًا للغاية.

تجمع التقنية الجديدة بين التصنيع الإضافي (الطباعة ثلاثية الأبعاد) والطرق الكلاسيكية لإنتاج مركبات ثنائية المعدن من التنغستن والنحاس بنجاح مع خصائص محسنة. باستخدام تقنية الصهر بالليزر الانتقائي (طريقة طباعة معدنية ثلاثية الأبعاد)، أنشأ العلماء أولاً بنية مسامية من التنغستن، ثم حقنوا النحاس في قالب عند درجة حرارة عالية لتشكيل مادة مركبة. تجمع هذه المادة المركبة بين نقطة الانصهار العالية للتنغستن وخصائص ممتازة أخرى للنحاس، ويتفوق أداؤها بشكل كبير على المواد المماثلة المستخدمة حاليًا.

بعد التحسين، حصل العلماء بنجاح على عينة صلبة من مادة مركبة بكثافة نسبية تبلغ 96.7٪، وتحسنت قابليتها للسحب بشكل كبير. ولم يلاحظ أي كسر عندما تشوه بنسبة 35٪، وهو أمر بالغ الأهمية لإنتاج مكونات مواجهة للبلازما. وعادة ما تكون مكونات مواجهة البلازما مصنوعة من مواد متعددة، مما يزيد من صعوبة الاتصال الموثوق به. تتيح التكنولوجيا الجديدة تصنيع مركبات التنغستن والنحاس، وتحسين مزايا كل مادة وتحقيق بنية داخلية خاصة.

في المستقبل، يخطط العلماء لمواصلة استخدام تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد لإنتاج نماذج أولية لمكونات مواجهة للبلازما وإجراء اختبارات دورة الحمل الحراري لمحاكاة تأثير الظروف القريبة من التشغيل الفعلي للأجهزة النووية الحرارية. وفي الوقت نفسه، سيعملون أيضًا على تحسين التكنولوجيا لتقليل مسامية المادة بشكل أكبر وإجراء بحث متعمق حول الخصائص الوظيفية للمادة في البيئات الحرارية والبلازما.