ORNL在2019年启动了转型挑战反应堆(TCR)计划，目标是在2023年之前设计、制造和运行一个额外制造的示范微反应堆。该项目利用了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进展。ORNL说。TCR将引入新的、先进的材料，并使用集成传感器和控制器，提供一个高度优化、高效、降低成本的系统，依靠具有潜力的科学进步，在反应堆设计、制造、许可和运行方面形成一条新的道路。
ORNL主任Thomas Zacharia说:“核工业在考虑我们设计、建造和部署核能技术的方式方面仍然受到限制。”“能源部启动了这个项目，以寻求一种新的方法，快速而经济地开发转型能源解决方案，提供可靠、清洁的能源。”
TCR计划已经完成了几个基础实验，包括核心设计的选择，以及一个为期三个月的“冲刺”，展示了增材制造技术快速生产原型反应堆核心的灵活性。研究人员现在将把重点放在优化选定的设计和过程，以确保一个最佳和可靠的能源系统。
TCR核心将采用先进的制造工艺，并置于由304级不锈钢制成的常规制造的合格容器中。核心由包覆氮化铀的燃料颗粒构成，内部采用先进的人造碳化硅结构。燃料块布置在先进的制造级316L不锈钢结构内，并穿插有氢化钇慢化剂元素。氢化物慢化剂使达到临界状态所需的高纯度、低浓度铀的量最小化。反应堆系统将被安置在ORNL建筑内的一个通风限制装置内。TCR将是在ORNL建造的第14座核反应堆。
“在过去几个月里，我们一直在积极开发使该计划成为现实的能力，我们的努力已经证明，这项技术已经准备好演示3d打印的核反应堆核心，”TCR技术总监库尔特·特拉尼(Kurt Terrani)说。“这是一项基础性的努力，可以为核领域的快速创新打开闸门。”
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，帮助将技术转移到工业，以快速采用额外制造的核能技术。
特拉尼说:“由于增材制造工艺技术的显著进步，整个TCR概念得以实现。”“通过使用3D打印技术，我们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，这将使整个核界受益。”
ORNL正在与Argonne和爱达荷州国家实验室合作，并与工业界合作，使该技术能够快速应用于商业用途。BWXT公司除了向该计划提供制造支持外，还向该计划提供了碳化铀三结构各向同性(TRISO)燃料。
