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第四百章:能用数学解决的问题,都不是麻烦

赵光贵离开,徐川重新将注意放回了之前对磁面撕裂、扭曲模、等离子ti磁岛等问题的研究上。

看了眼电脑,之前挂在超算中心运行的模型,除了一bu分的数据,但还有大bu分都还在chu1理中。

即便是有超算zuo辅助,要对高温高密度氘氚等离子tiliu聚变过程中产生的磁面撕裂效果进行模拟也不是那么容易的。

毕竟数据量实在太大了。

略微的检查了一下模型的运转情况,确认没什么问题后,徐川又拾起了桌上赵光贵之前带过来的数据资料,重新的翻阅了起来。

他对于这zhong还未命名的新材料相当感兴趣。

毕竟一zhong能耐三千五百度高温的复合材料,价值是相当惊人的。

哪怕它并不一定能应用在可控he聚变的第一bi材料上,哪怕也有着足够的价值。

除去普通的用作高温耐火材料如磨料、铸模、pen嘴、耐热砖等方面外,耐热材料也可以用作战斗机、火箭等ding级科技的结构元件。

比如米国的航天飞机,最外层的材料就是一层耐高温绝热陶瓷材料。

当然,眼前这zhong材料肯定达不到这zhong程度。

因为它有一个重要缺陷,在大bu分材料都是碳纳米材料的情况下,它的耐高温属xing只能在真空环境下耐高温,使用条件相当苛刻。

这对于可控he聚变来说没什么问题,毕竟反应堆腔室在运行后,本shen就chu1于真空状态。

但对于航天方面来说,问题就很大了。

毕竟绝大bu分战斗机、火箭、航天飞机需要用到耐高温材料的区域都是暴lou在空气中的。

比如飞机的发动机、火箭和航天飞机的外层绝温材料这些。

当然,如果在这zhong新材料上覆盖一层耐高温隔绝空气的涂层,它应该可以应用到发动机上面。

只不过涂层的寿命,一般来说都是个很大的问题,尤其是在战斗机发动机这zhong工作环境极其恶劣的地方。

如果能优化这zhong新材料的特xing,优化里面的碳材料,使其能够zuo到在常规环境中耐三千度以上的高温,那这zhong新材料的价值就大了。

不过这并不是一件容易的事情,至少短时间内,他从眼前的数据中找不到什么好的灵感和想法。

当然,这只不过是搂草打兔子,顺带的事情。

相对比优化这zhong新材料在空气中的耐高温程度,徐川更想zuo的,是看看能否通过数学,计算出这zhong新材料能否抗住中子辐照。

通过数学工ju和模型来验证一zhong材料对中子辐照时所受到的辐照损伤并不是不可能的事情。

毕竟要真刀真枪的zuo中子辐照实验实在是太难了。

其他国家先不说,在国内,有能力和资格zuo完整中子辐照实验的地方,屈指可数。

一个是大亚湾he裂变发电站,另一个则是位于东广的散裂中子源基地。

前者是利用he裂变本shen散发的中子来进行辐照实验,后者则是利用强liu质子加速qi加速质子撞击钨、铍等金属来制造中子,再进行中子辐照测试。

但无论是哪zhong,距离真正的氘氚聚变产生的中子,能级都有相当大的差距。

每个氘氚原子he聚变都会产生一个14.1MeV的中子,尽guan放到大型强粒子对撞机中,14.1Mev并不算多高能级。

但要制造出这么高能级的中子,反正目前除了氢弹爆炸和氘氚聚变外,几乎没有其他的途径。

这也是第一bi材料难以研发的原因之一。

没办法zuo中子辐照实验,但第一bi材料又不可能不研发,于是物理学家联合材料学家、程序员一起搞出来了一zhong‘he数据chu1理程序’,其中就包括了‘中子辐照效应’测量。

其实原理很简单,利用的就是中子辐照损伤机理,对中子束与靶材料的碰撞zuo一个唯像或大数据预测而已。

因为不同中子携带的能量是不同的,比如氘氚聚变过程中的高能中子会携带14.1Mev的能量,会对靶材形成多大破坏,这些都是可以进行推测的。

毕竟在载能中子与靶原子相互作用的过程中,中子首先要与一个晶格原子发生相互作用即碰撞,然后载能中子才能将能量传递给这个晶格原子,产生一个KPA碰撞原子。

而这个KPA碰撞原子,是否会继续离开原子he、去碰撞下一个原子、传递的能量会损失多少,这些都是有原始记录,可以继续推测的。

只不过这zhong模拟方式本shen就是唯像的,模拟出来的数据多多少少是有‘一点点’不那么靠谱的。

参考他之前针对等离子ti湍liu建立的唯像数学模型,第一次的实验仅仅勉强zuo到了45分钟的控制而已。

而在后面获取到准确的实验数据后,针对xing的调整优化后,运行时间就推到两小时以上。

从这就可见唯像模型到底有多么的不靠谱了。

但在中子辐照实验方面,也没有其他的办法了。

虽然模拟得到的结果并不一定靠谱。但至少,先利用唯像模型排除一bu分的材料,再来zuojuti的实验总比直接上要好得多。

毕竟抗中子辐照xing能检测实验实在太珍贵太难zuo了,特别是高能级的中子辐照实验,更是难上加难。

.......

将手中的材料数据整合了一下后,徐川将其输入到了计算机中。

材料虽然是新研发出来的,但碳、碳化硅、氧化铪这些元素在中子辐照实验中都是常规物质。

唯一的不稳定点就在于那zhong独特排序的碳纳米guan·铪晶ti结构了,这zhong材料在以往没有相关的经验数据,徐川只能gen据资料上的常规辐照测试数据来zuo一个推测。

思虑了一下,徐川从抽屉中抽出了一叠A4纸。

手中的黑色签字笔停留在避免上,思索了一会后,他才动手。

“在不考虑晶ti效应和原子间的作用势,依照经典力学计算。设:入she1中子质量M1,能量Eo;静止的靶原子质量M2.......”

“则DPA计算公式可表达为DPA=∫σpxE?E?ΦE?t6,而obxE为能量为E的入she1粒子的离位横截面,t为辐照时间......”

“导出:σpxE=2∑i∫Tmax、Td·vdT.dσdT,E/dT·DT.......”

“VdT=0.8/2Td·Tdam.......”

一行行的公式在徐川手中写出,如果是利用Lindhard-Robinson模型来对中子辐照条件下的DPA进行一个计算的话,他弄个模型往里面输入数据就够了。

然而独特排序的碳纳米guan·铪晶ti需要他重新将一些关于材料方面的变量考虑进入,尤其是铪对于中子xi收率的速度,更是需要重点计算的东西。

与其去修改Lindhard-Robinson模型重新弄一个,还不如他直接上笔计算。

反正,这并不是什么难事。

至少,对他而言是的。

对他来说,能用数学解决的麻烦,都不是麻烦。

......

也不知dao过去了多久的时间,当徐川放下手中的黑色签字笔时,一张专门用于罗列计算结果数据的稿纸上,有着一行行的函数。

【HTTR·He........】

拾起桌上的稿纸,看着上面的结果,徐川chang舒了口气,忍不住摇了摇tou。

从模拟的计算结果来看,很显然,这zhong新材料,在面对模拟中子辐照的数值计算时,表现出来的xing能并不算优秀。

甚至,还比不上奥氏钢。

至于关键,应该就在于添加剂氧化铪shen上了。

毕竟对于一zhong抗中子辐照材料而言,其实并不是所有的入she1粒子能量传递给被击原子都导致材料的辐照损伤的。

中子的能量传递给原子内bu,造成电离和电子激发效应,但在材料中不会持续,仅bu分能量传递到原子he,产生次级离位并形成点缺陷,这bu分能量称为辐照损伤能量。

简单的来说,就是中子与材料原子发生碰撞,假如传递给阵点原子的能量超过某一最低阈能,这个原子就会离开它在点阵中的正常位置,在点阵中留下空位不说,那个被撞出去的原子,还会继续在材料中形成多次碰撞。

就像是打台球一样,大力出奇迹,当你能够用无限力量去撞击母球的时候,母球会将力dao传递给其他子球。

而这些子球只要在台桌上运行的时间足够久,总有落袋的时候。

当然,这是只是理论上的可行xing,实际上台球会因为各zhong原因而停止,或者说因为角度问题不会落袋。

中子也一样,徐川要这些中子,落袋就相当于中子顺利的穿过这zhong第一bi材料,而那些角度不对的,就会引起辐照损伤

而铪元素对中子的xi收率极高,在这一过程中,初始值就会明显增大,继而导致中子辐照效果引起的损伤放大了。

这对于第一bi材料来说,是致命的缺陷。

尽guan通过Lindhard-Robinson计算公式算出来的数据是唯像的,但这也能大ti的反映出材料在抗中子辐照方面的xing能。

不过计算的结果虽然很糟糕,但徐川并没有气馁。

相反,他眼神中带着一丝兴奋。

因为这份计算结果证实了他之前的推测。

氧化铪作为添加剂放在材料中行不通,那么氧化锆呢?

锆在化学xing质上和铪差的并不多,不过在对中子的xi收率上,可谓是两个极端。

铪极度亲和中子,xi收率是锆的五百倍以上。

如果氧化锆能代替氧化铪作为添加剂,重新构造这zhong新型碳复合材料的话,说不定第一bi材料真的有着落了。

看着稿纸上的数据,徐川眼眸中tiao动着一丝雀跃和兴奋。

现在,就只等赵光贵他们用氧化锆取代氧化铪重新合成一次材料了,希望一切顺利。

.........

PS:晚点还有一章

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