美国能源部橡树岭国家实验室的制造示范设施(MDF)携手凯洛斯电力公司(Kairos Power)和巴纳德建筑公司(Barnard)，在核基础设施建设领域迈出大胆一步，成功开发并验证大型3D打印聚合物复合材料模板，用于铸造复杂、高精度混凝土结构，为美国核能未来发展树立新里程碑。

传统方法生产这些混凝土结构技术难度大、成本高昂，而此次开发的3D打印模板正应用于凯洛斯电力公司橡树岭园区赫尔墨斯低功率示范反应堆建设。其中，Janus屏蔽演示的3D打印模型是建造赫尔墨斯反应堆设施部分部件的原型，每个部件尺寸约10英尺×10英尺，堆叠三个单元高形成柱状，部分模型在东田纳西经济委员会核能机遇研讨会上展出。

3D打印模板或模具的使用实现了创新结构设计，是基础设施建设的一大飞跃。凯洛斯电力计划在未来商业电厂更大规模运用该技术。复合模板显著缩短生产时间，使复杂结构部件“现场浇铸”施工仅需几天，而传统钢模板或木模板方法成本高、精度低且耗时数周，这一转变为核电建设方法带来重大进步。

制造示范设施主任Ryan Dehoff表示，将国家实验室能力与MDF将大胆想法转化为可行解决方案的计划相结合，可加速新型商业核能发展。过去十年，MDF引领诸多开创性举措，如今正用于应对核能现代化挑战。

凯洛斯电力联合创始人兼首席技术官Edward Blandford称，自公司成立就与MDF保持合作，MDF行动迅速、思维创意，能带来变革性成果。在探索预制混凝土系统方案时，凯洛斯电力收到商业合作伙伴建议与MDF洽谈。MDF的协作方法支持凯洛斯电力利用快速学习周期加速技术部署，通过先建造和测试塔柱模具改进方法、降低风险。

凯洛斯电力的Janus柱展示了赫尔墨斯生物盾新颖设计元素，该生物盾是围绕核反应堆建造的厚混凝土结构，可吸收辐射保护工人。

该项目获多家行业合作伙伴支持，包括Airtech、TruDesign、Additive Engineering Solutions和Haddy，共同构建增材制造技术赋能的核基础设施新供应链。巴纳德建筑公司负责实施和调整3D打印模板，提供实时反馈并整合设计变更，提升可施工性、实现快速部署。橡树岭国家实验室复合材料创新团队负责人表示，模板需承受重型混凝土巨大压力，不仅要有几何精度，还需在高应力下保持结构完整性，这突破了增材制造在结构应用方面的极限。

该项目源于SM2ART Moonshot多年期计划，由MDF和缅因大学牵头，充分利用ORNL在材料科学、超级计算和人工智能等方面的优势，以及缅因大学在大型3D打印等领域的互补优势。该项目具有全国意义，诺克斯维尔 - 橡树岭地区是全球最大核电企业聚集地，赫尔墨斯反应堆是首个获美国核管理委员会建造许可的先进反应堆，为凯洛斯电力未来商业电厂和新一代反应堆奠定基础。

未来18个月，SM2ART Moonshot项目将继续支持凯洛斯电力建设项目，扩展到辐射屏蔽和反应堆建筑围护结构全面生产，整合智能制造技术等。合作伙伴目标使用可打印生物复合材料原料，将材料成本降低75%。该项目通过证明核电建设可采用新制造实践，为降低未来反应堆成本和时间表提供了有力愿景。