Los investigadores de ORNL utilizaron un sistema láser de lecho de polvo en la instalación de demostración de fabricación del laboratorio para imprimir 3D 316H cápsulas de acero inoxidable para su uso en experimentos de irradiación. La cápsula proporciona una barrera de presión y contención para el experimento, que es una característica de seguridad crítica. Crédito: Ornl, Departamento de Energía de los Estados Unidos
El Laboratorio Nacional de Oak Ridge del Departamento de Energía estableció un nuevo hito en la innovación de componentes nucleares, probando con éxito dos cápsulas experimentales de acero inoxidable impreso en 3D en el reactor de isótopos de alto flujo del laboratorio, o HFIR.
Este logro marca un paso importante para demostrar que los componentes fabricados aditivos pueden cumplir con los rigurosos estándares de seguridad requeridos en las aplicaciones nucleares.
Estas cápsulas se utilizan para mantener materiales de muestra durante los experimentos de irradiación, lo que permite a los investigadores probar cómo esos materiales podrían responder en un reactor nuclear. La cápsula proporciona una barrera de presión y contención para el experimento, que es una característica de seguridad crítica.
Un equipo de ORNL utilizó un sistema láser de lecho de polvo en la instalación de demostración de fabricación del laboratorio, o MDF, para imprimir 3D las cápsulas de acero inoxidable 316H. Este tipo de acero se está evaluando porque ofrece resistencia a alta temperatura, resistencia a la corrosión y la radiación, un rendimiento probado de grado nuclear y la soldabilidad necesaria para un uso seguro y duradero en entornos de reactores.
Luego, el equipo reunió y calificó las cápsulas para ser insertadas en HFIR por el grupo de ingeniería de irradiación de Ornl. Las cápsulas se sometieron a una irradiación de un mes en el reactor y se eliminaron completamente intactos. Esta demostración prepara el escenario para que se produzcan futuros diseños de componentes nucleares utilizando la fabricación de aditivos.
“Al demostrar la confiabilidad de estos componentes impresos, estamos viendo un futuro en el que la fabricación aditiva podría convertirse en una práctica estándar en la producción de otras piezas de reactores críticos”, dijo Ryan Dehoff, director del MDF en ORNL.
HFIR proporciona uno de los entornos de flujo de neutrones más altos del mundo, lo que permite a los investigadores probar y calificar combustibles y materiales en condiciones como un reactor nuclear. Las cápsulas experimentales de fabricación y calificación para irradiar muestras de combustible y material es un proceso costoso y que requiere mucho tiempo, exigiendo materiales y diseños personalizados.
La fabricación aditiva, o la impresión 3D, podría optimizar el desarrollo de cápsulas experimentales, reduciendo significativamente el costo y el tiempo asociados con la producción de estos componentes, lo que finalmente impulsa una mayor innovación en ciencia y tecnología nuclear.
La cápsula ensamblada está hecha de acero inoxidable 316H que proporciona resistencia a alta temperatura, resistencia a la corrosión y la radiación, un rendimiento y soldabilidad probados de grado nuclear. Crédito: Ornl, Departamento de Energía de los Estados Unidos
“Se les pide a las comunidades de investigación de materiales nucleares y combustibles que califiquen tecnologías de reactores avanzados para sobrevivir a condiciones muy duras. La fabricación aditiva ampliará el conjunto de herramientas de mi grupo para desarrollar experimentos innovadores para apoyar esta necesidad crítica”, dijo Richard Howard, un líder grupal en la división de ciclo de energía nuclear y combustible en ORNL.
Este trabajo fue patrocinado por el programa de tecnologías avanzadas de materiales y fabricación de la Oficina de la Oficina del DOE de Nuclear Energy. HFIR es una instalación de usuario de la Oficina de Ciencias del DOE. MDF, con el apoyo de la oficina avanzada de Materiales y Manufacturing Technologies de DOE, es un consorcio nacional de colaboradores que trabajan con ORNL para innovar, inspirar y catalizar la transformación de la fabricación estadounidense.
UT-Battelle administra a ORNL para la Oficina de Ciencias del Departamento de Energía, el mayor defensor de la investigación básica en las ciencias físicas en los Estados Unidos. La Oficina de Ciencias está trabajando para abordar algunos de los desafíos más apremiantes de nuestro tiempo.
Proporcionado por el Laboratorio Nacional de Oak Ridge
Cita: las cápsulas de acero impresas en 3D duran pruebas de reactores nucleares (2025, 21 de julio) Recuperado el 21 de julio de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-07-3d-stel-capsules-nuclear-reactor.html
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