國際上USNC通過粘結劑噴射3D打印技術制造核能領域的包覆燃料的基體和(或)包覆層的燃料元件。USNC的商用放射性同位素加熱器可以集成到著陸器和漫游車等太空探索設備中，使它們能夠在傳統熱源失效的寒冷條件下生存。此功能對于防止設備和組件在 14 天的陰歷夜、月球永久陰影區域以及太陽能和化學電源效率低下或無法使用的其他地方凍結至關重要。

粘結劑噴射技術用于3D打印陶瓷材料的核反應材料存儲器? USNC

成就下一代核能反應堆

根據ACAM亞琛增材制造中心，3D打印-增材制造的發展趨勢朝向多維度的深化層面，面向量產應用，3D打印突破當前應用對經濟性要求的限制，向應用端深度延伸走向產業化的一條發展路徑是實現結構更加復雜的產品。

根據清華大學劉榮正副教授課題組在《科學通報》發表的評述文章“碳化物陶瓷材料在核反應堆領域應用現狀”，新一代核能系統要求所用的材料具備更好的力學性能、熱物理性能、抗輻照性能、耐蝕和抗熱震性等，碳化物陶瓷材料是重點研究對象。

討論了七種3D打印技術制造致密、結構先進的陶瓷部件，并揭示了七種技術中的一種技術：粘結劑噴射3D打印在陶瓷方面的應用現狀與前景。這一技術正在獲得商業化突破，其落腳點之一正是發揮了陶瓷耐高溫特性的核能反應堆陶瓷組件的3D打印。

科研與商業化結合的核能組件研發與產業化

總部位于西雅圖的Ultra Safe Nuclear Corporation (USNC) 已授權使用碳化硅等耐火材料為核反應堆 3D 打印組件的新方法。該方法由橡樹嶺國家實驗室開發，將粘結劑噴射 3D 打印技術與化學蒸汽滲透工藝相結合，能夠更有效地制造反應堆組件，并且更加復雜。通過許可該方法，USNC 希望推動其開發和部署核能發電設備的使命，這種設備不僅安全、使用簡單，而且具有商業競爭力。

USNC 已授權 ORNL 的新型粘結劑噴射3D打印增材制造方法生產復雜的核反應堆組件? ORNL

為了解決這個問題，ORNL 正在領導轉型挑戰反應堆 (TCR)，并得到美國能源部 (DoE) 計劃的支持，以探索在美國更快、更便宜的核能分配，以降低制造成本和交貨時間并改進安全。作為該計劃的一部分，ORNL 正在使用直接能量沉積 (DED) 3D 打印等技術建造核反應堆堆芯。2020 年，普渡大學在收到美國能源部 80萬美元的資助后，成為 TCR 計劃的主要貢獻者。因此，普渡大學正在開發一種人工智能 (AI) 模型，以確保反應堆堆芯 3D 打印組件的核級質量。

燃燒組件支架? ORNL/DoE

理想照進現實的粘結劑噴射3D打印復雜陶瓷結構

由于3D打印技術可以成就復雜的產品形狀并制造更加特殊的材料，研究和開發不同類型3D打印技術在核能領域的應用對中國核能的發展將變得越發重要。

粘結劑噴射技術的3D打印過程是通過噴射液體粘結劑將粉末選擇性地粘合在薄層中，一層一層的重復粘合過程。分辨率受粉末尺寸或粘結劑液滴尺寸的限制，具體取決于哪個較大。通過使用小于 50 μm 的噴嘴孔口，可以實現粘結劑噴射技術的出色尺寸精度。粘結劑流變學和噴嘴幾何形狀在控制液滴大小方面起著重要作用。