Digital learning

Binder jetting udmærker sig virkelig. Som en del af vores komplekse serieproduktion er det en billig fremstillingsproces med højt udbytte for os. Det giver os mulighed for at starte et nyt paradigme for sikker, pålidelig og kulstoffri atomkraft .

Ultra Safe Nuclear Corporation (USNC) er verdensførende inden for anvendelse af mikroreaktorer og er også en stærk vertikal integrator af kernekraftteknologier.

Virksomheden er forpligtet til at bringe sikker, kommercielt konkurrencedygtig, ren og pålidelig atomkraft til energimarkeder over hele verden. For at innovere og optimere atomreaktorer bruger de 3D-printning af keramik med binder jetting-teknikken.

Næste generation af atomkraft til fremtiden

Mere end et dusin lande verden over arbejder nu sammen i et globalt kapløb om Generation IV – næste generations koncepter for atomkraft. Disse koncepter anses for at være afgørende for at levere kulstoffri energi til en verden med et stadigt stigende behov for elektricitet. Så ikke mere brug af kulfyrede kraftværker.

Mens vedvarende energikilder som sol- og vindenergi fortsætter med at vokse, har der udviklet sig en konventionel visdom i energikredse om, at atomkraft står alene som en pålidelig energikilde på grundbelastningsniveau. Det er en kilde, der skal fungere kontinuerligt for at imødekomme en minimal efterspørgsel på elektricitet 24/7 uden negativ miljøpåvirkning.

Dr. Kurt A. Terrani, Executive Vice President for USNC’s Core Division, arbejder med avancerede teknikker som binderjet 3D-printning for at producere innovative dele til atomreaktorer.

På dette område er USNC banebrydende for en gruppe af innovative virksomheder, der arbejder på at bringe avancerede nukleare koncepter på markedet. Det indebærer ofte nye fremstillingsmetoder, såsom 3D-print, for at realisere helt nye designs, der leverer optimal ydeevne baseret på unikke materialer.

Den internationalt anerkendte ekspert i fissile materialer, Dr. Kurt A. Terrani, tidligere national teknisk direktør for Oak Ridge National Laboratory (ORNL), sluttede sig til USNC’s team i februar 2020 for at løfte virksomhedens mission til et endnu højere niveau. Det drejer sig om sikker og kontrolleret produktion af pålidelig kerneenergi efter behov. Uanset hvor i verden denne produktion skal finde sted. Terrani forudser, at små avancerede reaktorer baseret på innovative brændstoffer og kølemidler – dvs. ikke gigantiske atomkraftværker – vil medføre et paradigmeskift inden for atomkraft. Verden har desperat brug for dette nye paradigme, især nu.

“USNC er førende inden for brændsels- og reaktordesign og er en pioner inden for sikkerhed og ydeevne,” siger Terrani. “Lanceringen af en ny generation af mikroreaktorer indvarsler et vendepunkt i kulstoffri energiproduktion på verdensplan.”

Fukushima-katastrofen vs. klimaforandringer

USNC’s rejse begyndte i 2011; samme år som Japan blev ramt af et nu berygtet jordskælv. Som foreskrevet lukkede Fukushima Daiichi-atomkraftværket ned for driften. Halvtreds minutter efter skælvet blev værket imidlertid ramt af en tsunami. Den oversvømmede og beskadigede næsten alle de generatorer, der bruges til at holde kølevandet i bevægelse. Det førte til en nedsmeltning og en efterfølgende eksplosion i tre reaktorer.

Den tragiske ulykke ramte atomindustrien på et i forvejen vanskeligt tidspunkt. De høje omkostninger ved traditionelle reaktorer, kombineret med andre alvorlige ulykker som Tjernobyl, bremsede udviklingen og fik mange lande til at beslutte sig for at afvikle. Samtidig kom mange regeringer til den modstridende konklusion, at atomkraft faktisk er en af de mest pålidelige, bærbare og grønne basiskilder.

USA, EU, Canada, Japan og mange andre stater og lande betragter atomenergi, som ikke udleder CO2, som en uundværlig del af et bæredygtigt energimix, især da det globale elforbrug fortsætter med at vokse.

Nu har førende atomeksperter, herunder Terrani, længe vidst, at der findes en bedre måde at opnå sikker atomkraft på. De teknologier, der på det tidspunkt blev brugt i anlæg som Three Mile Island og Fukushima, stammer fra 1950’erne og 1960’erne. Mange avancerede, sikre materialer og produktionsmetoder var ikke tilgængelige dengang.

USNC’s innovative fuldkeramiske mikroindkapslede (FCM) brændsel er muliggjort af bindemiddeludstødning af siliciumkarbidmatrixdesigns for at holde radioaktivt materiale sikkert indesluttet og indkapslet til enhver tid.

Ikke desto mindre blev opfordringerne til at udfase atomkraft stadig mere højlydte. Det skete, mens Ultra Safe Nuclears grundlæggere var overbeviste om, at en fuldstændig udfasning af atomkraft ville få alvorlige konsekvenser for kampen mod klimaforandringer og de globale elsystemers modstandsdygtighed.

De besluttede derfor at lægge al deres energi og viden i Generation IV atomkraft, en ny teknologi, der ville gøre det muligt at gøre atomfission virkelig håndterbar og helt forhindre ulykker.

Innovativ tilgang kræver innovativ produktion

I hjertet af en ny reaktor ligger et fuldt indkapslet keramisk mikrobrændsel kaldet Fully Ceramic Micro (FCM). Produktionen af sådanne brændselskapsler er muliggjort af Desktop Metals innovative 3D binder jet printer. Disse printere er i stand til at behandle varmebestandigt siliciumcarbid, hvilket gør det muligt at printe unikke 3D-geometrier, der sikkert kan indkapsle standardbrændselspartikler.

I dag bruger USNC den nye produktionsmetode som brændstof til deres meget pålidelige og sikre mikromodulære reaktorsystemer (MMR). Da Desktop Metals binder jet 3D-printere letter et afgørende trin i USNC’s brændselsproduktion, er de også afgørende for underliggende innovationer.

Test i Benelux-landene

Den nye tilgang er nu i søgelyset. Også i Benelux-landene. For eksempel er Nuclear Research & Consultancy Group i Petten i gang med at teste USNC’s FCM-brændsel.

Første mikroreaktor i Canada

USNC arbejder også, gennem sit joint venture Global First Power, på at idriftsætte sin første MMR nogensinde på Chalk River Laboratories. Dette anlæg ejes af Atomic Energy of Canada Limited og drives af Canadian Nuclear Laboratories. De søger i øjeblikket om en licens til at forberede stedet fra Canadian Nuclear Safety Commission (CSNC).

“Små reaktorer med deres alsidighed og evne til at generere ren, billig strøm kan være den perfekte løsning på unikke energiudfordringer, såsom at forsyne fjerntliggende samfund og miner, der i øjeblikket er afhængige af dyr dieselelektricitet.”

— Todd Smith, energiminister.

Om modulære/mikro-reaktorer

• Små modulære reaktorer (SMR) producerer op til 300 megawatt (MW) strøm, mens meget små modulære reaktorer (vSMR) eller mikroreaktorer producerer op til 20 MW pr. modul.
• En MW giver strøm til omkring 1.000 gennemsnitlige hollandske husstande i et år.
• Mikroreaktorer er lette at transportere og vil sandsynligvis drive fremtidige baser på månen og Mars samt rumstationer i kredsløb.