第四百章能用數學解決的問題,都不是麻煩

看了眼電腦，之前掛在超算中心運行的模型，除了一部分的數據，但還有大部分都還在處理中。

即便是有超算做輔助，要對高溫高密度氘氚等離子體流聚變過程中產生的磁面撕裂效果進行模擬也不是那么容易的。

畢竟數據量實在太大了。

略微的檢查了一下模型的運轉情況，確認沒什么問題后，徐川又拾起了桌上趙光貴之前帶過來的數據資料，重新的翻閱了起來。

他對于這種還未命名的新材料相當感興趣。

畢竟一種能耐三千五百度高溫的復合材料，價值是相當驚人的。

哪怕它并不一定能應用在可控核聚變的第一壁材料上，哪怕也有著足夠的價值。

除去普通的用作高溫耐火材料如磨料、鑄模、噴嘴、耐熱磚等方面外，耐熱材料也可以用作戰斗機、火箭等頂級科技的結構元件。

比如米國的航天飛機，最外層的材料就是一層耐高溫絕熱陶瓷材料。

當然，眼前這種材料肯定達不到這種程度。

因為它有一個重要缺陷，在大部分材料都是碳納米材料的情況下，它的耐高溫屬性只能在真空環境下耐高溫，使用條件相當苛刻。

這對于可控核聚變來說沒什么問題，畢竟反應堆腔室在運行后，本身就處于真空狀態。

但對于航天方面來說，問題就很大了。

畢竟絕大部分戰斗機、火箭、航天飛機需要用到耐高溫材料的區域都是暴露在空氣中的。

比如飛機的發動機、火箭和航天飛機的外層絕溫材料這些。

當然，如果在這種新材料上覆蓋一層耐高溫隔絕空氣的涂層，它應該可以應用到發動機上面。

只不過涂層的壽命，一般來說都是個很大的問題，尤其是在戰斗機發動機這種工作環境極其惡劣的地方。

如果能優化這種新材料的特性，優化里面的碳材料，使其能夠做到在常規環境中耐三千度以上的高溫，那這種新材料的價值就大了。

不過這并不是一件容易的事情，至少短時間內，他從眼前的數據中找不到什么好的靈感和想法。

當然，這只不過是摟草打兔子，順帶的事情。

相對比優化這種新材料在空氣中的耐高溫程度，徐川更想做的，是看看能否通過數學，計算出這種新材料能否抗住中子輻照。

通過數學工具和模型來驗證一種材料對中子輻照時所受到的輻照損傷并不是不可能的事情。

畢竟要真刀真槍的做中子輻照實驗實在是太難了。

其他國家先不說，在國內，有能力和資格做完整中子輻照實驗的地方，屈指可數。

一個是大亞灣核裂變發電站，另一個則是位于東廣的散裂中子源基地。

前者是利用核裂變本身散發的中子來進行輻照實驗，后者則是利用強流質子加速器加速質子撞擊鎢、鈹等金屬來制造中子，再進行中子輻照測試。

但無論是哪種，距離真正的氘氚聚變產生的中子，能級都有相當大的差距。

每個氘氚原子核聚變都會產生一個14.1MeV的中子，盡管放到大型強粒子對撞機中，14.1Mev并不算多高能級。

但要制造出這么高能級的中子，反正目前除了氫彈爆炸和氘氚聚變外，幾乎沒有其他的途徑。

這也是第一壁材料難以研發的原因之一。

沒辦法做中子輻照實驗，但第一壁材料又不可能不研發，于是物理學家聯合材料學家、程序員一起搞出來了一種‘核數據處理程序’，其中就包括了‘中子輻照效應’測量。

其實原理很簡單，利用的就是中子輻照損傷機理，對中子束與靶材料的碰撞做一個唯像或大數據預測而已。

因為不同中子攜帶的能量是不同的，比如氘氚聚變過程中的高能中子會攜帶14.1Mev的能量，會對靶材形成多大破壞，這些都是可以進行推測的。

畢竟在載能中子與靶原子相互作用的過程中，中子首先要與一個晶格原子發生相互作用（即碰撞），然后載能中子才能將能量傳遞給這個晶格原子，產生一個KPA碰撞原子。

而這個KPA碰撞原子，是否會繼續離開原子核、去碰撞下一個原子、傳遞的能量會損失多少，這些都是有原始記錄，可以繼續推測的。

只不過這種模擬方式本身就是唯像的，模擬出來的數據多多少少是有‘一點點’不那么靠譜的。

參考他之前針對等離子體湍流建立的唯像數學模型，第一次的實驗僅僅勉強做到了45分鐘的控制而已。

而在后面獲取到準確的實驗數據后，針對性的調整優化后，運行時間就推到兩小時以上。

從這就可見唯像模型到底有多么的不靠譜了。

但在中子輻照實驗方面，也沒有其他的辦法了。

雖然模擬得到的結果并不一定靠譜。但至少，先利用唯像模型排除一部分的材料，再來做具體的實驗總比直接上要好得多。

畢竟抗中子輻照性能檢測實驗實在太珍貴太難做了，特別是高能級的中子輻照實驗，更是難上加難。

將手中的材料數據整合了一下后，徐川將其輸入到了計算機中。

材料雖然是新研發出來的，但碳、碳化硅、氧化鉿這些元素在中子輻照實驗中都是常規物質。

唯一的不穩定點就在于那種獨特排序的碳納米管·鉿晶體結構了，這種材料在以往沒有相關的經驗數據，徐川只能根據資料上的常規輻照測試數據來做一個推測。

思慮了一下，徐川從抽屜中抽出了一疊A4紙。

手中的黑色簽字筆停留在避免上，思索了一會后，他才動手。

“在不考慮晶體效應和原子間的作用勢，依照經典力學計算。設：入射中子質量M1，能量Eo；靜止的靶原子質量M2”

“則DPA計算公式可表達為DPA(∫σpx(E)(E)ΦE)t（6），而obx(E)為能量為E的入射粒子的離位橫截面，t為輻照時間.”

“導出：σpx(E)2∑i∫Tmax、Td·vd(T).dσd(T，E)/dT·DT”

一行行的公式在徐川手中寫出，如果是利用LindhardRobinson模型來對中子輻照條件下的DPA進行一個計算的話，他弄個模型往里面輸入數據就夠了。

然而獨特排序的碳納米管·鉿晶體需要他重新將一些關于材料方面的變量考慮進入，尤其是鉿對于中子吸收率的速度，更是需要重點計算的東西。

與其去修改LindhardRobinson模型重新弄一個，還不如他直接上筆計算。

反正，這并不是什么難事。

至少，對他而言是的。

對他來說，能用數學解決的麻煩，都不是麻煩。

也不知道過去了多久的時間，當徐川放下手中的黑色簽字筆時，一張專門用于羅列計算結果數據的稿紙上，有著一行行的函數。

拾起桌上的稿紙，看著上面的結果，徐川長舒了口氣，忍不住搖了搖頭。

從模擬的計算結果來看，很顯然，這種新材料，在面對模擬中子輻照的數值計算時，表現出來的性能并不算優秀。

甚至，還比不上奧氏鋼。

至于關鍵，應該就在于添加劑氧化鉿身上了。

畢竟對于一種抗中子輻照材料而言，其實并不是所有的入射粒子能量傳遞給被擊原子都導致材料的輻照損傷的。

中子的能量傳遞給原子內部，造成電離和電子激發效應，但在材料中不會持續，僅部分能量傳遞到原子核，產生次級離位并形成點缺陷，這部分能量稱為輻照損傷能量。

簡單的來說，就是中子與材料原子發生碰撞，假如傳遞給陣點原子的能量超過某一最低閾能，這個原子就會離開它在點陣中的正常位置，在點陣中留下空位不說，那個被撞出去的原子，還會繼續在材料中形成多次碰撞。

就像是打臺球一樣，大力出奇跡，當你能夠用無限力量去撞擊母球的時候，母球會將力道傳遞給其他子球。

而這些子球只要在臺桌上運行的時間足夠久，總有落袋的時候。

當然，這是只是理論上的可行性，實際上臺球會因為各種原因而停止，或者說因為角度問題不會落袋。

中子也一樣，徐川要這些中子，落袋就相當于中子順利的穿過這種第一壁材料，而那些角度不對的，就會引起輻照損傷

而鉿元素對中子的吸收率極高，在這一過程中，初始值就會明顯增大，繼而導致中子輻照效果引起的損傷放大了。

這對于第一壁材料來說，是致命的缺陷。

盡管通過LindhardRobinson計算公式算出來的數據是唯像的，但這也能大體的反映出材料在抗中子輻照方面的性能。

不過計算的結果雖然很糟糕，但徐川并沒有氣餒。

相反，他眼神中帶著一絲興奮。

因為這份計算結果證實了他之前的推測。

氧化鉿作為添加劑放在材料中行不通，那么氧化鋯呢？

鋯在化學性質上和鉿差的并不多，不過在對中子的吸收率上，可謂是兩個極端。

鉿極度親和中子，吸收率是鋯的五百倍以上。

如果氧化鋯能代替氧化鉿作為添加劑，重新構造這種新型碳復合材料的話，說不定第一壁材料真的有著落了。

看著稿紙上的數據，徐川眼眸中跳動著一絲雀躍和興奮。

現在，就只等趙光貴他們用氧化鋯取代氧化鉿重新合成一次材料了，希望一切順利。

大國院士 第四百章能用數學解決的問題,都不是麻煩