Sougata Roy 實驗室里正在工作的 3D 打印機

DREAM TEAM代表“為極端應用和管理的鎢增材制造開發一個強大的生態系統”。

隨著對碳排放的日益關注以及未來幾十年實現凈零排放的目標，核能作為潛在的無碳能源受到重視。

核裂變發電是美國最大的清潔能源之一。美國能源信息署的數據顯示，核裂變發電占電力供應的19%，而風力渦輪機僅占10%。

為了進一步發展核聚變技術，DOE組建了DREAM TEAM。

DREAM TEAM是什么?

DREAM TEAM由愛荷華大學機械工程系助理教授Sougata Roy領導，團隊成員包括北達科他大學機械工程系助理教授Yachao Wang，以及來自DOE三個國家實驗室(艾姆斯國家實驗室、阿貢國家實驗室和橡樹嶺國家實驗室)的研究人員。

Roy將他在增材制造(3D打印)方面的專業知識帶入團隊，他將利用這些知識制造核反應堆內部的熱屏蔽和組件。

盡管Roy之前的研究與清潔能源無關，但他對參與該領域充滿熱情。“這個項目讓我興奮的一個主要原因是與核能合作。這種零排放電力對未來至關重要，”Roy在一份聲明中表示。

Sougata Roy正在領導一個項目，探索加工鎢用于核反應堆的新方法。圖片來源：Christopher Gannon/愛荷華大學。

DREAM TEAM將如何使用鎢?

DREAM TEAM項目是美國能源部既定計劃刺激競爭性研究(EPSCoR)的一部分，旨在建設美國能源相關能力。

在DREAM TEAM，研究人員將使用鎢，這是核反應堆內壁的首選材料，因為它具有高熔點并能承受高溫。它也是聚變反應堆壁的首選材料，因為它在受到中子輻射轟擊時能抵抗侵蝕，并且不會保留高水平的放射性氚。

使用鎢的挑戰在于它堅硬但易碎，難以融入制造工藝。

Roy領導的團隊將使用激光粉末噴射定向能量沉積技術來3D打印鎢。在這種處理鎢的非常規方法中，研究團隊將在氧氣控制條件下使用激光，將鎢金屬逐層打印到核反應堆壁上。

該項目獲得的100萬美元資助還將使團隊能夠購買設備來分析和描述3D打印樣品的機械性能。作為研究人員，Roy熱衷于基于物理的建模和計算模擬，這是3D打印之前所必需的。

研究人員將利用機器學習和人工智能，根據實驗結果建立理論。但鎢只是一個開始。

“我們將從純鎢開始。最終，我們將開發新的合金來解決開裂問題，”Roy在新聞稿中補充道。