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普渡大学向美国能源部拨款80万美元,用于利用人工智能推进3D打印核反应堆

普渡大学已从美国能源部加快3D打印核反应堆堆芯的开发。

这笔拨款将使普渡大学的工程师成为这项研究的关键贡献者转型挑战反应堆(TCR)示范项目橡树岭国家实验室.该项目旨在建立和介绍世界上第一个3D打印微反应堆到2023年使用定向能量沉积(DED)技术。具体来说,普渡大学将参与小说的开发人工智能模型,以确保微反应堆关键部件的核级质量。

该项目的技术领导、普渡大学核工程副教授Hany Abdel-Khalik解释道:“普渡将填补核工业的技术空白,反映出应用人工智能战略支持增材制造的更广泛趋势。AM可以在生产过程中调整设计,大大降低生产成本和时间。我们的工作旨在通过使用人工智能驱动的软件系统,以确保安全性和可靠性,推动加法制造的反应堆组件的广泛采用。”

核反应堆用不锈钢直接沉积3D打印元件的热成像。视频来自橡树岭国家实验室/美国能源部。
核反应堆用不锈钢直接沉积3D打印元件的热成像。视频来自橡树岭国家实验室/美国能源部。

美国的核反应堆

微反应堆是一种新型的核反应堆,其特点是具有灵活性和多功能性,这在大型反应堆系统中是不常见的。目前,美国20%的电力供应来自核能,但所有提供核能的反应堆都是基于已有70年历史的轻水技术。一旦启动并运行,TCR微反应堆将成为该国40多年来第一个运行的先进反应堆。

Abdel-Khalik补充说:“微反应堆为核工业带来了一种变革趋势——这一趋势使得更精简的建设和部署过程能够解决国家的能源挑战,而这些挑战仅靠大型核反应堆是无法克服的。”

3D打印、人工智能和核科学的结合

该项目的核心目标之一是鼓励在核工业中使用3D打印、计算建模和人工智能。Oak Ridge希望这项工作还将显著降低制造成本和交货周期,同时提高安全性和增加可访问性。

普渡大学声称在核工程、材料、数据分析和模拟方面拥有深厚的专业知识,这使得工程部门非常适合这个项目。根据联合首席研究员张星航表示,该大学的AI模型将利用强化学习,三种基本的机器学习模式之一。利用该模型,研究人员将能够以自动化的方式微调和优化某些AM工艺参数,如打印速度和熔化温度。

橡树岭TCR项目主任Kurt Terrani总结道:“AM和AI技术的同步应用是提供最丰富的数据和最具成本效益的核部件鉴定过程的关键。这是TCR计划的关键目标之一:利用现代技术提供一种新的、更好的方式来部署核能。该项目与行业、监管机构和大学合作,以确保开发并广泛采用最优方法。”

原型反应堆的3D打印组件。照片由布列塔尼·克拉默/俄勒冈州国家实验室/美国能源部提供。
3D打印的原型反应堆组件。照片由布列塔尼·克拉默/俄勒冈州国家实验室/美国能源部提供。

近年来,在学术界和工业界,人工智能在增材制造中的应用已经真正开始起飞。就在上个月,的研究人员阿贡国家实验室德州农工大学利用实时温度数据,结合机器学习算法,建立两者之间的关联热历史和亚表面缺陷的形成在激光粉末床熔化过程中。一旦模型建立得足够充分,科学家们就能够完全基于后续构建的温度分布来预测缺陷的形成。

在其他地方,在意大利,医疗植入物制造商这里又介绍了大规模定制和治疗个性化在其产品中使用人工智能该公司已经开始使用通用电气的添加剂应用循证医学技术和术中、术后数据的计算机分析,为患者制作个性化的膝关节植入物。

第四届3D打印行业大奖将于2020年11月举行,我们需要一个奖杯。有机会赢得一个全新的Craftbot Flow IDEX XL3 d打印机,在这里参加MyMiniFactory奖杯设计比赛.我们很高兴在2020年9月30日之前接受提交。

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特色图片显示了原型反应堆的3D打印组件。照片由布列塔尼·克拉默/俄勒冈州国家实验室/美国能源部提供。

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