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美國能源部所屬的橡樹嶺國家實驗室（ORNL）開發了一個3D打印的核反應堆堆芯原型，其“轉型挑戰反應堆（TCR）示范計劃”的最終目標是在2023年之前，用更少的部件制造出一個先進的、全尺寸的3D打印反應堆，并集成傳感器和控制裝置。

根據世界核能協會的數據，美國有98座核反應堆，分布在30個州，在不產生碳排放的情況下，提供全美20%的能源供應。不幸的是，大多數反應堆都是基于半個世紀以來的老技術，過去20年里只建造了一個新的反應堆，許多反應堆在未來20年內隨著許可證到期而面臨退役。

替換這些反應堆將是非常困難和昂貴的，原因有很多，但最大的原因是，美國的商業反應堆歷來都是大型的土木工程項目，采用一次性設計，從設計、開發、建造、演示、測試、獲得官方批準到上線需要幾十年的時間。

TCR示范項目的任務是通過發揮高溫3D快速打印技術的優勢，結合先進的材料和21世紀的反應堆設計，在大幅降低成本的同時加快這一進程。據ORNL稱，這已經促成了為期3個月的“沖刺”，制作出了反應堆堆芯原型。

“在過去幾個月里，我們一直在積極發展能力使這個計劃成為現實，我們的努力已經證明，這項技術已經準備好了3D打印核反應堆堆芯的演示。”TCR示范項目技術總監Kurt Terrani說。“目前的核電形勢十分嚴峻。這是一項基礎性的努力，可以為核工業界的快速創新打開閘門。”

“整個TCR的概念之所以能夠實現，是因為快速成型制造工藝技術的重大進步。通過使用3D打印技術，我們可以使用過去幾十年來核工業界無法利用的技術和材料。這包括用于近乎自主控制的傳感器和數據庫，以及一種新的加速鑒定方法，這將使整個核工業界受益。”

該計劃目前正在利用制造過程中的持續監測和人工智能來完善原型機的設計，以評估材料和性能。ORNL表示，如果這項技術能夠成功，將迅速改變核能產業。