橡树岭国家实验室（ORNL）的研究人员正在完善3D打印核反应堆堆芯的设计，扩展制造所需的增材制造工艺，并开发确认打印部件一致性和可靠性的方法。
改造挑战反应堆示范项目（Transformational Challenge Reactor Demonstration Program，TCR）以前所未有的方式利用ORNL在制造、材料、核科学、核工程、高性能计算、数据分析和相关领域的先进技术，该实验室的目标是在2023年之前启动首个此类反应堆。
传统上，核反应堆的开发和部署依赖于20世纪五六十年代开创的材料、燃料和技术，高昂的成本和数十年的建造时间使美国在过去20年中只能建造一座新的核电站。
TCR将采用先进的新材料，使用集成传感器和控制器，提供高度优化、高效的系统，降低成本，形成反应堆设计、制造、许可和运行的新路径。项目已经完成了几个基础实验，包括堆芯设计的选择以及个为期三个月的“冲刺”，证明增材制造技术快速生产原型反应堆核心的灵活性。
研究人员将集中精力完善所选的设计和流程，确保获得最佳和可靠的能源系统。监控技术不断地评估制造过程，提供实时数据流，通过人工智能实现3D打印材料的实时鉴定和性能分析。团队还进行广泛的构建后测试，评估组件性能，并在每个独特部件的行为与其实时制造数据之间建立联系。
作为部署3D打印核反应堆的一部分，该计划还将创建一个数字平台，帮助该技术推向工业领域。3D打印技术可以使用过去几十年来核工业界无法利用的技术和材料。这包括用于近自主控制的传感器和数据库，以及一种新的、加速的鉴定方法，将使整个核领域受益。
核电站提供了美国近20%的电力，但根据当前许可证的到期日期，美国有一半以上的反应堆将在20年内淘汰。ORNL正在为这一趋势寻找解决方案，TCR计划将为先进核能系统的加速部署提供一个新的模式。