大國院士 第四百章能用數(shù)學(xué)解決的問題,都不是麻煩

趙光貴離開，徐川重新將注意放回了之前對磁面撕裂、扭曲模、等離子體磁島等問題的研究上。

看了眼電腦，之前掛在超算中心運(yùn)行的模型，除了一部分的數(shù)據(jù)，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(chǎn)生的磁面撕裂效果進(jìn)行模擬也不是那么容易的。

畢竟數(shù)據(jù)量實(shí)在太大了。

略微的檢查了一下模型的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，確認(rèn)沒什么問題后，徐川又拾起了桌上趙光貴之前帶過來的數(shù)據(jù)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(dāng)感興趣。

畢竟一種能耐三千五百度高溫的復(fù)合材料，價(jià)值是相當(dāng)驚人的。

哪怕它并不一定能應(yīng)用在可控核聚變的第一壁材料上，哪怕也有著足夠的價(jià)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(zhàn)斗機(jī)、火箭等頂級科技的結(jié)構(gòu)元件。

比如米國的航天飛機(jī)，最外層的材料就是一層耐高溫絕熱陶瓷材料。

當(dāng)然，眼前這種材料肯定達(dá)不到這種程度。

因?yàn)樗幸粋€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(huán)境下耐高溫，使用條件相當(dāng)苛刻。

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

但對于航天方面來說，問題就很大了。

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

比如飛機(jī)的發(fā)動機(jī)、火箭和航天飛機(jī)的外層絕溫材料這些。

當(dāng)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(yīng)該可以應(yīng)用到發(fā)動機(jī)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(zhàn)斗機(jī)發(fā)動機(jī)這種工作環(huán)境極其惡劣的地方。

如果能優(yōu)化這種新材料的特性，優(yōu)化里面的碳材料，使其能夠做到在常規(guī)環(huán)境中耐三千度以上的高溫，那這種新材料的價(jià)值就大了。

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

當(dāng)然，這只不過是摟草打兔子，順帶的事情。

相對比優(yōu)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(shù)學(xué)，計(jì)算出這種新材料能否抗住中子輻照。

通過數(shù)學(xué)工具和模型來驗(yàn)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(shí)驗(yàn)實(shí)在是太難了。

其他國家先不說，在國內(nèi)，有能力和資格做完整中子輻照實(shí)驗(yàn)的地方，屈指可數(shù)。

一個是大亞灣核裂變發(fā)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(fā)的中子來進(jìn)行輻照實(shí)驗(yàn)，后者則是利用強(qiáng)流質(zhì)子加速器加速質(zhì)子撞擊鎢、鈹?shù)冉饘賮碇圃熘凶樱龠M(jìn)行中子輻照測試。

但無論是哪種，距離真正的氘氚聚變產(chǎn)生的中子，能級都有相當(dāng)大的差距。

每個氘氚原子核聚變都會產(chǎn)生一個14.1MeV的中子，盡管放到大型強(qiáng)粒子對撞機(jī)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(fā)的原因之一。

沒辦法做中子輻照實(shí)驗(yàn)，但第一壁材料又不可能不研發(fā)，于是物理學(xué)家聯(lián)合材料學(xué)家、程序員一起搞出來了一種‘核數(shù)據(jù)處理程序’，其中就包括了‘中子輻照效應(yīng)’測量。

其實(shí)原理很簡單，利用的就是中子輻照損傷機(jī)理，對中子束與靶材料的碰撞做一個唯像或大數(shù)據(jù)預(yù)測而已。

因?yàn)椴煌凶訑y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(jìn)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(fā)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(chǎn)生一個KPA碰撞原子。

而這個KPA碰撞原子，是否會繼續(xù)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(xù)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(shù)據(jù)多多少少是有‘一點(diǎn)點(diǎn)’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(shù)學(xué)模型，第一次的實(shí)驗(yàn)僅僅勉強(qiáng)做到了45分鐘的控制而已。

而在后面獲取到準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)后，針對性的調(diào)整優(yōu)化后，運(yùn)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(shí)驗(yàn)方面，也沒有其他的辦法了。

雖然模擬得到的結(jié)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(shí)驗(yàn)總比直接上要好得多。

畢竟抗中子輻照性能檢測實(shí)驗(yàn)實(shí)在太珍貴太難做了，特別是高能級的中子輻照實(shí)驗(yàn)，更是難上加難。

將手中的材料數(shù)據(jù)整合了一下后，徐川將其輸入到了計(jì)算機(jī)中。

材料雖然是新研發(fā)出來的，但碳、碳化硅、氧化鉿這些元素在中子輻照實(shí)驗(yàn)中都是常規(guī)物質(zhì)。

唯一的不穩(wěn)定點(diǎn)就在于那種獨(dú)特排序的碳納米管·鉿晶體結(jié)構(gòu)了，這種材料在以往沒有相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，徐川只能根據(jù)資料上的常規(guī)輻照測試數(shù)據(jù)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(yīng)和原子間的作用勢，依照經(jīng)典力學(xué)計(jì)算。設(shè)：入射中子質(zhì)量M1，能量Eo；靜止的靶原子質(zhì)量M2”

“則DPA計(jì)算公式可表達(dá)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(dǎo)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(jìn)行一個計(jì)算的話，他弄個模型往里面輸入數(shù)據(jù)就夠了。

然而獨(dú)特排序的碳納米管·鉿晶體需要他重新將一些關(guān)于材料方面的變量考慮進(jìn)入，尤其是鉿對于中子吸收率的速度，更是需要重點(diǎn)計(jì)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(jì)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(shù)學(xué)解決的麻煩，都不是麻煩。

也不知道過去了多久的時間，當(dāng)徐川放下手中的黑色簽字筆時，一張專門用于羅列計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)的稿紙上，有著一行行的函數(shù)。

拾起桌上的稿紙，看著上面的結(jié)果，徐川長舒了口氣，忍不住搖了搖頭。

從模擬的計(jì)算結(jié)果來看，很顯然，這種新材料，在面對模擬中子輻照的數(shù)值計(jì)算時，表現(xiàn)出來的性能并不算優(yōu)秀。

甚至，還比不上奧氏鋼。

至于關(guān)鍵，應(yīng)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(shí)并不是所有的入射粒子能量傳遞給被擊原子都導(dǎo)致材料的輻照損傷的。

中子的能量傳遞給原子內(nèi)部，造成電離和電子激發(fā)效應(yīng)，但在材料中不會持續(xù)，僅部分能量傳遞到原子核，產(chǎn)生次級離位并形成點(diǎn)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(fā)生碰撞，假如傳遞給陣點(diǎn)原子的能量超過某一最低閾能，這個原子就會離開它在點(diǎn)陣中的正常位置，在點(diǎn)陣中留下空位不說，那個被撞出去的原子，還會繼續(xù)在材料中形成多次碰撞。

就像是打臺球一樣，大力出奇跡，當(dāng)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(yùn)行的時間足夠久，總有落袋的時候。

當(dāng)然，這是只是理論上的可行性，實(shí)際上臺球會因?yàn)楦鞣N原因而停止，或者說因?yàn)榻嵌葐栴}不會落袋。

中子也一樣，徐川要這些中子，落袋就相當(dāng)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(dǎo)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(jì)算公式算出來的數(shù)據(jù)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(jì)算的結(jié)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?yàn)檫@份計(jì)算結(jié)果證實(shí)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(xué)性質(zhì)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(gòu)造這種新型碳復(fù)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(shù)據(jù)，徐川眼眸中跳動著一絲雀躍和興奮。

現(xiàn)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。