核研究者はフリーメルトEBM金属3Dプリンターを使用して新材料を開発

この投稿は Bingdunxiong によって 2023-9-6 16:43 に最後に編集されました

2023年9月6日、アンタークティックベアは、電子ビーム3Dプリントメーカーのフリーメルトが最近、ハンガリー原子力研究所（ATOMKI）からフリーメルトONEシステムの注文を受けたことを知りました。この協力は、核物質科学という高リスク分野における 3D プリント技術の応用における大きなマイルストーンであると考えられています。

△ハンガリー原子力研究所の電子ビーム粉末床核融合（E-PBF）システムの市場規模は比較的小さいものの、成長しています。これまで、E-PBF 分野では GE の Arcam 製品が主流でしたが、JEOL、Wayland Additive、Probeam など、大手企業が支援する数多くのプレーヤーが登場しました。しかし、Freemelt がユニークなのは、同社がこの分野で新規参入企業よりも長く事業を展開しているだけでなく、オープンアーキテクチャアプローチを採用している点です。

Freemelt システムは、6 Kw 電子ビーム銃や最高 1200°C のベッド温度などの高度な機能を備えており、新しい材料や高度な 3D 印刷方法を研究する研究機関に最適です。この協力により、核物質科学の分野における電子ビーム 3D 印刷技術の応用がさらに促進されます。ハンガリー原子力研究所として、ATOMKI は原子力エネルギーの研究と応用において豊富な経験と専門知識を持っています。 Freemeltとの協力により、ATOMKIは電子ビーム3Dプリント技術を使用して核物質関連のコンポーネントと部品を製造できるようになり、原子力エネルギー分野の研究と応用のためのより高度で効率的なソリューションを提供できるようになります。

「オープンアーキテクチャとビーム特性の自由なパラメータ化により、Freemelt ONE は研究目的に最適なツールになります」と、Atomki 教授と Kalman Vad 博士は述べています。

△Freemelt ONE オープンソース E-PBF 3D プリンターエネルギー用途向けに、Freemelt ONE は原子炉の過酷な条件に耐えられる材料に特別に最適化されています。例えば、フリーメルトが注力しているコア素材の一つは、耐熱性に優れ、放射線遮蔽に適していることで知られるタングステンです。このため、Freemelt ONE は核融合炉や核分裂炉の用途に最適です。さらに、このプリンターには、作成中のコンポーネントを監視できる独自のリアルタイム監視機能が搭載されています。この機能は、開発プロセス中に貴重なリアルタイム情報を提供し、研究者が印刷プロセスをより深く理解し、最適化するのに役立ちます。ハンガリーの原子核物理学の分野における主要施設の 1 つである ATOMKI は、表面科学や表面トポロジーを含むさまざまなアプリケーションに Freemelt ONE を使用する予定です。これには、非断熱合金化と呼ばれるプロセスを通じて、新しい表面構造と複合材料を作成することが含まれます。

△電子ビーム3Dプリント部品
原子力発電における3Dプリントの台頭

二酸化炭素排出量の削減と化石燃料価格の高騰への対応に対する世界的な要求が高まる中、原子力エネルギーは大きな関心を集める話題となっている。特に風力や太陽光などの再生可能エネルギー源には限界があることから、原子力がエネルギーシステムに安定性をもたらす能力に対する関心が高まっています。

しかし、原子力産業は常に高リスクで高コストの産業と見なされてきましたが、3Dプリント技術の進歩により、徐々にこの技術の恩恵を受けています。大学から民間企業まで、さまざまな組織が 3D プリントを活用して、原子力エネルギーの効率とコスト効率を高めています。

たとえば、ピッツバーグ大学やゼネラル・エレクトリック、日立などの企業は、原子力エネルギーの付加製造コストの削減を目指したプロジェクトに取り組んでいます。シーメンスは稼働中の原子力発電所に3Dプリント部品を設置することに成功し、メンテナンスと交換におけるこの技術の実用性を実証しました。アイダホ国立研究所とアルゴンヌ国立研究所は、それぞれ安全性試験と燃料リサイクルのための 3D プリントを検討しています。中国では、研究者らが核融合炉の部品の開発にも3Dプリントを活用している。

これらの取り組みは、3D プリンティングによってサプライチェーンの配送を最適化し、質量を削減し、さらには組み立てプロセスにおける人的エラーを削減できることを実証しています。そのため、3D プリンティングは、技術的に複雑で世界のエネルギーインフラにとって極めて重要な業界に変革をもたらすと期待されています。 Freemelt のテクノロジーは、この大きな変化を先導し、業界を再構築するための重要なソリューションを提供します。

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