Druk 3D pomoże w budowie reaktorów. Czas na przełom w atomie
W świecie nowoczesnej energetyki każda innowacja może oznaczać duży przełom. Szwedzka firma Freemelt dostarczy do Wielkiej Brytanii urządzenie, które może znacząco przyspieszyć rozwój reaktorów termojądrowych – drukarkę 3D działającą w technologii elektronowego topienia proszków metali.
Brytyjski Urząd Energii Atomowej (UKAEA) złożył zamówienie na zaawansowaną drukarkę eMELT firmy Freemelt, specjalizującej się w technologii addytywnej. Maszyna wykorzystuje metodę PBF-EB, która pozwala na precyzyjne wytwarzanie elementów z metali o ekstremalnych właściwościach – np. z wolframu, jednego z ważniejszych materiałów w kontekście przyszłych reaktorów fuzyjnych.
Fuzja jądrowa to obietnica rewolucji energetycznej
Choć reaktory termojądrowe wciąż są w fazie prototypów, to zainteresowanie nimi rośnie. W przeciwieństwie do konwencjonalnych elektrowni jądrowych opartych na rozszczepieniu atomów, fuzja polega na ich łączeniu. Nie produkuje ona długotrwałych odpadów radioaktywnych i nie stwarza ryzyka wystąpienia katastrofy, jaką znamy z Czarnobyla czy Fukushimy.
Aby jednak reaktor fuzyjny zadziałał poprawnie, potrzebne są skrajnie ekstremalne warunki: kilkukrotnie wyższe temperatury niż te w jądrze Słońca i materiały zdolne wytrzymać tak nieprzyjazne środowisko. Tu właśnie wkracza wolfram – metal o najwyższym punkcie topnienia (ponad 3,4 tys. stopni Celcjusza), znany z wyjątkowej odporności na erozję, radiację i naprężenia termiczne.
Drukarka eMELT pracuje w technologii PBF-EB (Electron Beam Powder Bed Fusion), która pozwala na precyzyjne formowanie metalu warstwa po warstwie za pomocą wiązki elektronów. Taki proces jest nie tylko o wiele bardziej elastyczny od tradycyjnych metod, lecz także pozwala na produkcję elementów o skomplikowanej geometrii, trudnej do uzyskania w odlewach czy w obróbce skrawaniem. Egzemplarz, który zostanie dostarczony do UKAEA, ma być w stanie wytwarzać elementy z wolframu.
Produkcja milionów elementów? Tylko druk 3D
Zbudowanie pełnoskalowego reaktora fuzyjnego, takiego jak ITER we Francji, będzie wymagało od 1 do 15 mln płytek wolframowych. Mniejsze projekty prywatnych firm energetycznych również potrzebują tysięcy niestandardowych komponentów, ale w znacznie niższej skali – szacuje się, że na poziomie 10 proc. potrzeb ITER-a. W tej sytuacji druk 3D staje się niezastąpiony – nie tylko obniża koszty, lecz także pozwala na szybszą produkcję i mniejsze zużycie materiałów.
Zamówiona przez UKAEA drukarka eMELT umożliwi przeprowadzenie studiów wykonalności i pełnych testów koncepcyjnych na miejscu, co znacząco skróci proces projektowania i testowania nowych elementów reaktorów.
Przeczytaj także:
Drukarka eMELT to znacznie więcej, niż tylko maszyna
Jak zaznacza Daniel Gidlund, dyrektor generalny firmy Freemelt, zamówienie od UKAEA to nie tylko sukces komercyjny – to potwierdzenie, że technologia PBF-EB spełnia surowe wymagania energetyki fuzyjnej. Drukarka eMELT może znaleźć zastosowanie nie tylko w produkcji płytek wolframowych, lecz także innych elementów o wysokich wymaganiach – od osłon termicznych, po segmenty wewnętrznych struktur reaktora. Freemelt już teraz współpracuje z innymi partnerami z branży materiałowej i energetycznej, a ich rozwiązania przyciągają uwagę również w sektorze kosmicznym i lotniczym.
Choć komercyjne elektrownie termojądrowe wciąż są przed nami, takie inwestycje, jak ta w drukarkę eMELT pokazują, że nie są już jedynie pieśnią przyszłości. Addytywna rewolucja w produkcji komponentów może okazać się kluczowa, by fuzja zeszła z laboratoriów do realnych sieci energetycznych. Jeśli dzięki takim technologiom uda się skrócić drogę od projektu do działania, być może doczekamy się czasów, gdy energia z fuzji stanie się normą, a nie tylko naukowym marzeniem.
