维度网讯，美国初创公司NX Atomics与芝加哥Sciaky公司达成合作，将利用Sciaky的电子束增材制造（EBAM）技术，为其高温小型模块化反应堆（SMR）生产部件。这是该重型工业3D打印技术首次在商业核电领域实现规模化应用。

NX Atomics于今年5月公开亮相，计划将Sciaky的EBAM技术整合到其VELA反应堆平台的生产线中。VELA反应堆组群旨在绕过传统电网，专门为重工业工厂和AI数据中心提供本地化的直接基荷电力和工艺热，目标造价低于每兆瓦时20美元。

VELA采用铅冷系统，结合高稳定性液态金属燃料堆芯。这种设计实现了固有的非能动安全性、高燃料效率，并消除了熔毁风险。该铅冷液态金属燃料反应堆将核燃料直接溶解在液态金属基体里，而非将固体燃料芯块封装在金属包壳管内。流体堆芯直接通过反应堆容器循环，并由独立的熔铅回路冷却。液态金属燃料与纯铅冷却剂组合后，系统在大气压力下运行，安全性依赖自然物理规律，不会发生高压爆炸或堆芯熔毁。

反应堆的物理堆芯是一个整体结构，专为通过Sciaky的EBAM工艺制造而设计，从而避免了传统金属锻造和铸造长达数月的生产周期。这一合作还使特定反应堆部件可以有计划地设计为定期更换而非终身服役。这种方法降低了初始资本支出和长期运营成本。

转向大规模增材制造使NX Atomics能够绕过传统金属锻造和铸造工艺带来的漫长交付周期和改造瓶颈。Sciaky的EBAM工艺使用完全铰接式移动电子束枪，在真空室内逐层沉积金属线材原料。该系统拥有全球最大的3D打印金属构建空间，可制造长达19英尺的部件，非常适合生产大型结构件。该系统天然兼容钛、铬镍铁合金、不锈钢和钽等高度耐用的核级合金。

“这就是核制造迈入现代时代的真实模样，”NX Atomics首席执行官John Warden表示。“3D打印使我们能够更快、更低成本地生产核级部件，在适当时通过寿命周期进行更换，并显著降低我们建造的每座小型模块化反应堆的单位成本。”

通过增材制造，NX Atomics认为可以更快、更低成本地生产部件，并在适当时设计为可更换而非永久使用，从而降低其反应堆群组的前期资本成本和运营成本。Sciaky的EBAM系统已为空客、洛克希德·马丁、美国海军和NASA等客户生产了钛和特种合金结构部件。在航空航天和国防领域，EBAM及相关增材技术在过去十年已从原型阶段发展至全速率生产。

“Sciaky在八十多年里打造了全球要求最严苛行业所依赖的金属制造技术，”Sciaky首席执行官John Criso表示。“我们的EBAM工艺生产的部件用于商用飞机、海军舰艇和绕地球轨道运行。通过与NX Atomics合作，将这一能力带入美国的清洁能源基础设施是自然的下一步，我们为两家中西部公司引领这一转型而感到自豪。”

NX Atomics设定的时间表相当进取。VELA反应堆平台的商业化路线图分为四个关键阶段，从增材制造验证到现场部署。通过利用Sciaky的EBAM工艺，NX Atomics旨在将标准的十年核开发周期压缩至更短的时间。

第一阶段（未来18个月）包括使用Sciaky的高速率电子束系统打印首个次尺度结构堆芯部件，以验证真空下的结构完整性。打印的铬镍铁合金和钛反应堆结构将进行热应力测试，以模拟铅冷系统的工况。早期数字孪生制造数据将提交给核监管机构，为3D打印安全壳边界建立许可途径。

第二阶段（2至3年）将包括使用模块化组件架构构建全尺寸非核试验回路。非放射性液态铅冷却剂将在运行温度下通过打印的整体堆芯结构循环，以测试流体动力学性能。模块化更换模型将通过在高磨损模拟应力期后更换打印部件来验证。

第三阶段（目标：4至5年）将最终确定Sciaky打印容器内液态金属燃料基体的安全基准。首个完全可运行、并网就绪的VELA反应堆模块将建成。将获得目标工业场所离网部署的地方监管批准。

第四阶段（目标：6年以上）首批商用VELA机组将直接部署在AI数据中心和重制造设施旁边。将启动连续3D打印装配线，同时制造多个VELA堆芯结构。运营规模将扩大，以实现为工业微电网提供低成本能源的目标。

铅冷却技术面临诸多挑战。铅冷反应堆必须在显著更高的基准温度下运行，以防止冷却剂凝固。在纯铅所需的高温下，液态金属具有强腐蚀性，会剧烈溶解标准结构钢中的镍和铬。管理这一问题需要精确的主动氧控系统，以在金属表面维持保护性氧化层。

俄罗斯正在建造世界首座铅冷快堆BREST-OD-300，计划于本世纪20年代末投入运行。NX Atomics设想的六年窗口期要求绝对完美的执行、即时的资本支持和监管层面的范式转变。即便在2030年代初实现商业供电的第四阶段，也将被视为历史性的工程成就。

BREST的开发并非近期启动，而是超过30年持续研究的成果。为使其可行，俄罗斯建立了整个专业工业生态系统，包括利用BOR-60和BN-600试验反应堆及其他专业设施，历时数十年以验证其燃料和组件。该项目依赖数十亿美元的政府资助进行开发。

NX Atomics实际上是在押注，使用Sciaky的EBAM打印钽或铬镍铁合金等特种材料可绕过腐蚀问题，其“可废弃或可更换部件”策略避免了部件在液态铅环境中生存30年以上的需求。私人风险资本和现代增材制造能否替代数十年的国家资助研究，仍是一个巨大的不确定性。

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