近日，橡树岭国家实验室(ORNL)宣布，其设计、打印并成功测试了用于高通量同位素反应堆(HFIR)的样本胶囊，这是增材制造技术在核燃料和材料研究领域的一次重要突破。
该样本胶囊，通常被称为“兔子胶囊”，在核燃料和材料研究中扮演着重要角色，用于容纳在测试反应堆中进行辐照的实验。为了验证增材制造技术在生产此类关键部件上的可行性和可靠性，ORNL团队利用激光粉末床打印机打印了不锈钢材质的兔子胶囊，并顺利完成了组装、装载和密封工作。
随后，该胶囊被放入HFIR中进行了近一个月的辐照测试，成功经受住了反应堆高中子通量环境的严苛考验。这一成果不仅证明了增材制造技术可以生产符合反应堆使用要求的兔子胶囊，还展示了其在快速、低成本创建和定制复杂形状部件方面的优势。
ORNL辐照工程组负责人理查德·霍华德(Richard Howard)表示：“这是一个重要的进步，它证明了增材制造技术在开发和鉴定无法通过传统机械加工的专用部件方面的潜力。”制造演示设施主任瑞安·德霍夫(Ryan Dehoff)也指出：“随着我们展示这些印刷部件的可靠性，未来增材制造有望成为生产其他关键反应堆部件的标准做法。”
接下来，ORNL计划在今年冬天对这批3D打印的兔子胶囊进行辐照后评估，以进一步验证其性能和可靠性。预计这一成功测试将为增材制造部件在核能领域以及其他对材料成分、设计和资格标准有严格监管的行业中安全关键应用的使用铺平道路。
此外，创建3D打印兔子胶囊的研究团队还计划利用增材制造的几何灵活性，探索创建具有独特特征的更复杂设计，这些设计在传统制造方法中难以实现。
这项工作得到了美国能源部先进材料和制造技术计划的支持，该计划旨在通过演示和部署加速新材料和制造技术的商业化进程。
HFIR，即High Flux Isotope Reactor，其名称中的“高通量”指的是反应堆具有的高中子通量特性，这使得它成为进行各种辐照实验的理想场所。在HFIR中，中子通量水平较高，意味着有更多的中子可以与反应堆内的材料发生相互作用，从而加速材料的辐照过程，为科学研究提供更为精确和高效的数据。
HFIR在核燃料和材料研究中具有重要地位。例如，橡树岭国家实验室(ORNL)的HFIR就是使用高浓缩铀(HEU)燃料的反应堆。为了降低核材料扩散的风险，ORNL的工程师正在研究将HFIR的燃料从HEU转型为低浓缩铀(LEU)燃料，并通过多物理场仿真来评估这种转型的安全性和可靠性。
此外，HFIR还广泛应用于同位素生产、活化分析、堆物理实验等领域。由于其高通量的特性，HFIR能够高效地生产各种同位素，这些同位素在医学、工业、科研等领域具有广泛的应用价值。同时，HFIR也为科学家们提供了一个研究堆物理、材料科学等前沿领域的平台。
