最新研究由美國阿貢國家實驗室（Argonne National Laboratory, ANL）主導，旨在加快先進核反應堆材料的批准流程。該團隊已向美國機械工程師學會提交了一份草案代碼案例，支持激光粉末床熔融（Laser Powder Bed Fusion, LPBF）這一高精度 3D 打印技術。這項技術將能夠應用於高溫反應堆組件，從而加快生產速度，強化供應鏈，並允許下一代核系統的更靈活設計。此外，這一舉措還旨在提高核能的安全性、可靠性和成本效益。
最近，ANL 的研究人員利用超級計算機來模擬湍流，從而改善對熱傳遞的理解，推進更安全、更可靠、無碳的核能系統的發展。新提案將允許使用 LPBF 這一先進的增材製造工藝來生產高溫反應堆組件。LPBF 通過高功率激光逐層熔融細粉來構建複雜的金屬部件，從而實現對材料性能和幾何形狀的精確控制。這一發展對核能行業意義重大。
傳統上，反應堆組件的製造需要較長的時間、嚴格的認證過程，以及由於傳統製造方法（如鍛造和鑄造）所限的設計選項。透過引入 LPBF，工程師能夠生產以前難以或無法製造的複雜、高性能部件。LPBF 的採用代表了應用材料科學的一次突破，通過優化微結構和提高對極端熱量和輻射的抵抗力，提升關鍵組件的性能。同時，它還能減少材料浪費，縮短生產時間，這對於推動下一代反應堆技術的擴展至關重要。
這一方法還強化了核供應鏈，促進了組件的本地化按需生產，並增強了設計靈活性，使得反應堆系統能夠更加安全和高效。該項目是通過 ANL、橡樹嶺國家實驗室（Oak Ridge National Laboratory）、愛達荷國家實驗室（Idaho National Laboratory）和洛斯阿拉莫斯國家實驗室（Los Alamos National Laboratory）之間的合作實現的，並受到美國能源部核能辦公室的先進材料和製造技術（Advanced Materials and Manufacturing Technologies, AMMT）計劃的支持。
AMMT 計劃專注於推進現代製造方法，包括 LPBF、定向能量沉積（Directed Energy Deposition, DED）和粉末冶金熱等靜壓（Powder Metallurgy Hot Isostatic Pressing, PM-HIP）。這些技術對於開發高性能材料、提升生產效率以及克服核能系統中的關鍵挑戰至關重要。研究人員致力於將前沿材料科學和製造創新轉化為標準化的代碼和監管途徑，這對於確保新技術能夠安全地獲得批准並在實際反應堆應用中採用至關重要。
根據 ANL 的說法，將研究與行業標準對齊有助於降低部署障礙，支持先進反應堆設計的更快商業化。同時，這也增強了核供應鏈，促進了更加靈活、高效和可擴展的製造解決方案。在另一項計劃中，ANL 的研究人員正在用高性能計算取代傳統近似方法，以模擬核反應堆中的湍流。他們使用先進的計算流體動力學代碼，如 Nek5000（基於 CPU）和 NekRS（基於 GPU 加速），以高精度模擬複雜的流體和氣體行為。
這些工具能夠對熱傳遞和氣體混合進行詳細分析，這對於反應堆安全至關重要。這些模型被調整以預測潛在風險，例如氫氣在圍護結構中的積累，這在福島第一核電廠事故後成為一個關鍵問題。準確性通過國際 PANDA 實驗進行驗證，成功預測了流動行為，而無需先前的實驗數據。
