Orano联邦服务公司与北卡罗来纳大学夏洛特分校已完成一项关于采用增材制造技术生产乏核燃料运输容器冲击限制器的更新研究。该研究旨在考察商用金属打印技术的进步能否解决2019年早期研究中发现的不足之处。

冲击限制器是安装在运输容器（有时亦称运输外包装）外部的防护结构，用于在事故中吸收能量，包括9米自由落体跌落至刚性表面、挤压载荷、穿刺事件、800°C持续30分钟的全 engulfing 火灾以及15米水深浸泡。当前设计依赖轻木、红木或蜂窝铝结构，单件制造成本约100万美元。

Gyroid几何结构展现成本与性能优势

更新研究确定了两项能够制造大型增材制造部件的商用金属打印技术：选择性激光熔化（SLM）与熔融丝材制造（FFF）。研究提及的最大商用SLM打印机可使用不锈钢粉末制造尺寸达600毫米×600毫米×600毫米的部件。所评估的最大FFF打印机同样使用不锈钢材料，可制造尺寸达5791毫米×1219毫米×1219毫米的部件，但尺寸精度稍逊。

压缩测试与ANSYS仿真分析引导团队得出最终设计方案：由36块在FFF打印机上制造的砖块组成，每块尺寸为508毫米×508毫米×1016毫米（20英寸×20英寸×40英寸），并封装于不锈钢包壳内。经过对比测试后选用的gyroid内部填充图案（优于蜂窝结构）可实现高达80%的减重，并在压缩载荷下呈现向内、手风琴式的塌陷行为——相较于蜂窝样品记录的外向塌陷更为有利。在5%填充密度下，gyroid结构产生的最大应力为68千磅/平方英寸（ksi），与红木在9米跌落工况下记录的67 ksi大致相当。

成本模型显示，FFF增材制造设计方案在gyroid填充密度为10%时，与成本100万美元的红木冲击限制器实现盈亏平衡。在满足跌落性能标准的5%填充密度下，预计每件FFF增材制造部件可节省逾100万美元，而同等填充密度的SLM方案预计可节省逾170万美元。

标准缺口仍是实施障碍

尽管取得技术进展，研究仍指出缺乏核级增材制造标准是资格认定的主要障碍。现有框架（如ISO/ASTM 52900）仅涵盖增材制造一般原则，未涉及核安全功能要求。

该研究发表于《Radwaste Solutions》2026年4月刊。