近日，橡樹嶺國家實驗室(ORNL)宣布，其設計、打印并成功測試了用于高通量同位素反應堆(HFIR)的樣本膠囊，這是增材制造技術在核燃料和材料研究領域的一次重要突破。

該樣本膠囊，通常被稱為“兔子膠囊”，在核燃料和材料研究中扮演著重要角色，用于容納在測試反應堆中進行輻照的實驗。為了驗證增材制造技術在生產此類關鍵部件上的可行性和可靠性，ORNL團隊利用激光粉末床打印機打印了不銹鋼材質的兔子膠囊，并順利完成了組裝、裝載和密封工作。

隨后，該膠囊被放入HFIR中進行了近一個月的輻照測試，成功經受住了反應堆高中子通量環境的嚴苛考驗。這一成果不僅證明了增材制造技術可以生產符合反應堆使用要求的兔子膠囊，還展示了其在快速、低成本創建和定制復雜形狀部件方面的優勢。

ORNL輻照工程組負責人理查德·霍華德(Richard Howard)表示：“這是一個重要的進步，它證明了增材制造技術在開發和鑒定無法通過傳統機械加工的專用部件方面的潛力。”制造演示設施主任瑞安·德霍夫(Ryan Dehoff)也指出：“隨著我們展示這些印刷部件的可靠性，未來增材制造有望成為生產其他關鍵反應堆部件的標準做法。”

接下來，ORNL計劃在今年冬天對這批3D打印的兔子膠囊進行輻照后評估，以進一步驗證其性能和可靠性。預計這一成功測試將為增材制造部件在核能領域以及其他對材料成分、設計和資格標準有嚴格監管的行業中安全關鍵應用的使用鋪平道路。

此外，創建3D打印兔子膠囊的研究團隊還計劃利用增材制造的幾何靈活性，探索創建具有獨特特征的更復雜設計，這些設計在傳統制造方法中難以實現。

這項工作得到了美國能源部先進材料和制造技術計劃的支持，該計劃旨在通過演示和部署加速新材料和制造技術的商業化進程。

HFIR，即High Flux Isotope Reactor，其名稱中的“高通量”指的是反應堆具有的高中子通量特性，這使得它成為進行各種輻照實驗的理想場所。在HFIR中，中子通量水平較高，意味著有更多的中子可以與反應堆內的材料發生相互作用，從而加速材料的輻照過程，為科學研究提供更為精確和高效的數據‌。

HFIR在核燃料和材料研究中具有重要地位。例如，橡樹嶺國家實驗室(ORNL)的HFIR就是使用高濃縮鈾(HEU)燃料的反應堆。為了降低核材料擴散的風險，ORNL的工程師正在研究將HFIR的燃料從HEU轉型為低濃縮鈾(LEU)燃料，并通過多物理場仿真來評估這種轉型的安全性和可靠性‌。

此外，HFIR還廣泛應用于同位素生產、活化分析、堆物理實驗等領域。由于其高通量的特性，HFIR能夠高效地生產各種同位素，這些同位素在醫學、工業、科研等領域具有廣泛的應用價值。同時，HFIR也為科學家們提供了一個研究堆物理、材料科學等前沿領域的平臺‌。