es.wedoany.com Noticia: La startup estadounidense NX Atomics ha llegado a un acuerdo de colaboración con la empresa Sciaky de Chicago para utilizar su tecnología de fabricación aditiva por haz de electrones (EBAM) en la producción de componentes para su reactor modular pequeño (SMR) de alta temperatura. Es la primera vez que esta tecnología de impresión 3D industrial pesada se aplica a escala comercial en el sector de la energía nuclear.

NX Atomics, que se presentó públicamente en mayo de este año, planea integrar la tecnología EBAM de Sciaky en la línea de producción de su plataforma de reactores VELA. El grupo de reactores VELA está diseñado para eludir la red eléctrica tradicional y proporcionar electricidad de carga base directa y calor de proceso localizados, específicamente para plantas industriales pesadas y centros de datos de IA, con un costo objetivo inferior a 20 dólares por megavatio-hora.

VELA utiliza un sistema refrigerado por plomo, combinado con un núcleo de combustible líquido de metal de alta estabilidad. Este diseño logra una seguridad pasiva inherente, una alta eficiencia del combustible y elimina el riesgo de fusión. Este reactor de combustible líquido refrigerado por plomo disuelve el combustible nuclear directamente en la matriz de metal líquido, en lugar de encapsular pastillas de combustible sólido en tubos de revestimiento metálico. El núcleo fluido circula directamente a través del recipiente del reactor y se enfría mediante un circuito independiente de plomo fundido. La combinación de combustible de metal líquido y refrigerante de plomo puro permite que el sistema funcione a presión atmosférica, con una seguridad basada en las leyes físicas naturales, sin riesgo de explosiones de alta presión o fusión del núcleo.

El núcleo físico del reactor es una estructura monolítica, diseñada específicamente para ser fabricada mediante el proceso EBAM de Sciaky, evitando así los largos ciclos de producción de meses que implican la forja y fundición de metales tradicionales. Esta colaboración también permite diseñar intencionadamente ciertos componentes del reactor para que sean reemplazados periódicamente en lugar de tener una vida útil permanente. Este enfoque reduce el gasto de capital inicial y los costos operativos a largo plazo.

El cambio hacia la fabricación aditiva a gran escala permite a NX Atomics sortear los largos plazos de entrega y los cuellos de botella de modificación que conllevan los procesos tradicionales de forja y fundición de metales. El proceso EBAM de Sciaky utiliza un cañón de haz de electrones móvil totalmente articulado para depositar material de alambre metálico capa por capa dentro de una cámara de vacío. El sistema cuenta con el espacio de construcción de metal para impresión 3D más grande del mundo, capaz de fabricar componentes de hasta 19 pies de largo, ideal para producir piezas estructurales de gran tamaño. El sistema es naturalmente compatible con aleaciones de grado nuclear altamente duraderas como titanio, Inconel, acero inoxidable y tantalio.

"Así es como se ve realmente la fabricación nuclear en la era moderna", afirmó John Warden, CEO de NX Atomics. "La impresión 3D nos permite producir componentes de grado nuclear más rápido y a menor costo, reemplazarlos a lo largo de su ciclo de vida cuando sea apropiado, y reducir significativamente el costo unitario de cada reactor modular pequeño que construyamos".

Mediante la fabricación aditiva, NX Atomics cree que puede producir componentes más rápido y a menor costo, y diseñarlos para que sean reemplazables en lugar de permanentes cuando sea adecuado, reduciendo así los costos de capital inicial y operativos de su grupo de reactores. Los sistemas EBAM de Sciaky ya han producido componentes estructurales de titanio y aleaciones especiales para clientes como Airbus, Lockheed Martin, la Armada de EE. UU. y la NASA. En los sectores aeroespacial y de defensa, EBAM y las tecnologías aditivas relacionadas han pasado de la fase de prototipo a la producción a pleno rendimiento en la última década.

"Sciaky ha desarrollado durante más de ochenta años tecnologías de fabricación de metales de las que dependen las industrias más exigentes del mundo", declaró John Criso, CEO de Sciaky. "Nuestro proceso EBAM produce componentes utilizados en aviones comerciales, buques de guerra y en órbita alrededor de la Tierra. Asociarnos con NX Atomics para llevar esta capacidad a la infraestructura de energía limpia de Estados Unidos es el siguiente paso natural, y estamos orgullosos de que dos empresas del Medio Oeste lideren esta transformación".

NX Atomics ha establecido un cronograma bastante ambicioso. La hoja de ruta de comercialización de la plataforma de reactores VELA se divide en cuatro fases clave, que van desde la validación de la fabricación aditiva hasta el despliegue en el sitio. Al aprovechar el proceso EBAM de Sciaky, NX Atomics pretende comprimir el ciclo estándar de desarrollo nuclear de diez años en un período más corto.

La primera fase (próximos 18 meses) incluye la impresión del primer componente de núcleo estructural a escala reducida utilizando el sistema de haz de electrones de alta velocidad de Sciaky, para validar la integridad estructural en vacío. Las estructuras impresas del reactor de Inconel y titanio se someterán a pruebas de tensión térmica para simular las condiciones del sistema refrigerado por plomo. Los datos de fabricación de gemelos digitales tempranos se presentarán a los reguladores nucleares para establecer una vía de licenciamiento para los límites de contención impresos en 3D.

La segunda fase (2 a 3 años) incluirá la construcción de un circuito de prueba no nuclear a escala real utilizando una arquitectura de componentes modulares. El refrigerante de plomo líquido no radiactivo circulará a través de la estructura del núcleo monolítico impreso a temperatura de operación para probar el rendimiento de la fluidodinámica. El modelo de reemplazo modular se validará reemplazando los componentes impresos después de períodos de estrés simulado de alto desgaste.

La tercera fase (objetivo: 4 a 5 años) finalizará la base de seguridad para la matriz de combustible de metal líquido dentro del recipiente impreso por Sciaky. Se construirá el primer módulo de reactor VELA completamente operativo y listo para la conexión a la red. Se obtendrán las aprobaciones regulatorias locales para el despliegue fuera de la red en sitios industriales objetivo.

La cuarta fase (objetivo: más de 6 años) Las primeras unidades VELA comerciales se desplegarán directamente junto a centros de datos de IA e instalaciones de fabricación pesada. Se pondrá en marcha una línea de ensamblaje continua de impresión 3D para fabricar múltiples estructuras de núcleo VELA simultáneamente. La escala de operación se ampliará para lograr el objetivo de proporcionar energía de bajo costo para microrredes industriales.

La tecnología de refrigeración por plomo enfrenta numerosos desafíos. Los reactores refrigerados por plomo deben operar a temperaturas base significativamente más altas para evitar la solidificación del refrigerante. A las altas temperaturas requeridas para el plomo puro, el metal líquido es altamente corrosivo y disuelve agresivamente el níquel y el cromo del acero estructural estándar. Gestionar este problema requiere un sistema preciso de control activo de oxígeno para mantener una capa de óxido protectora en la superficie del metal.

Rusia está construyendo el primer reactor rápido refrigerado por plomo del mundo, el BREST-OD-300, cuyo inicio de operación está previsto para finales de la década de 2020. La ventana de seis años que contempla NX Atomics requiere una ejecución absolutamente perfecta, apoyo de capital inmediato y un cambio de paradigma a nivel regulatorio. Incluso lograr la cuarta fase de suministro eléctrico comercial a principios de la década de 2030 se consideraría un logro de ingeniería histórico.

El desarrollo del BREST no comenzó recientemente, sino que es el resultado de más de 30 años de investigación continua. Para hacerlo viable, Rusia estableció todo un ecosistema industrial especializado, que incluye el uso de los reactores experimentales BOR-60 y BN-600, así como otras instalaciones especializadas, durante décadas para validar su combustible y componentes. El proyecto depende de financiación gubernamental de miles de millones de dólares para su desarrollo.

En esencia, NX Atomics apuesta a que el uso de materiales especiales como tantalio o Inconel impresos con EBAM de Sciaky puede evitar los problemas de corrosión, y su estrategia de "componentes desechables o reemplazables" elimina la necesidad de que las piezas sobrevivan más de 30 años en un entorno de plomo líquido. Si el capital de riesgo privado y la fabricación aditiva moderna pueden reemplazar décadas de investigación financiada por el estado sigue siendo una gran incertidumbre.

Este artículo es compilado por Wedoany, las citas de la IA deben indicar la fuente «Wedoany»; si hay alguna infracción u otro problema, por favor notifícanos a tiempo, este sitio lo modificará o eliminará. Correo electrónico: news@wedoany.com