大国院士 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、等离子体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，除了一部分的数据，但还有大部分都还在处理中。

即便是有超算做辅助，要对高温高密度氘氚等离子体流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。

他对于这种还未命名的新材料相当感兴趣。

毕竟一种能耐三千五某度高温的复合材料，价值是相当惊人的。

哪怕它并不一定能应用在可控核聚变的第一壁材料上，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、喷嘴、耐热砖等方面外，耐热材料也可以用作战斗机、火箭等顶级科技的结构元件。

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，眼前这种材料肯定达不到这种程度。

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

这对于可控核聚变来说没什么问题，毕竟反应堆腔室在运行后，本身就处于真空状态。

但对于航天方面来说，问题就很大了。

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

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，如果在这种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种工作环境极其恶劣的地方。

如果能优化这种新材料的特性，优化里面的碳材料，使其能够做到在常规环境中耐三千度以上的高温，那这种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。

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

通过数学工具和模型来验证一种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。

毕竟要真刀真枪的做中子辐照实验实在是太难了。

其他国家先不说，在国内，有能力和资格做完整中子辐照实验的地方，屈指可数。

一个是大亚湾核裂变发电站，另一个则是位于东广的散裂中子源基地。

前者是利用核裂变本身散发的中子来进行辐照实验，后者则是利用强流质子加速器加速质子撞击钨、铍等金属来制造中子，再进行中子辐照测试。

但无论是哪种，距离真正的氘氚聚变产生的中子，能级都有相当大的差距。

每个氘氚原子核聚变都会产生一个14.1MeV的中子，尽管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。

这也是第一壁材料难以研发的原因之一。

没办法做中子辐照实验，但第一壁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种‘核数据处理程序’，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做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核、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。

只不过这种模拟方式本身就是唯像的，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体湍流建立的唯像数学模型，第一次的实验仅仅勉强做到了45分钟的控制而已。

而在后面获取到准确的实验数据后，针对性的调整优化后，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部分的材料，再来做具体的实验总比直接上要好得多。

毕竟抗中子辐照性能检测实验实在太珍贵太难做了，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种独特排序的碳纳米管·铪晶体结构了，这种材料在以往没有相关的经验数据，徐川只能根据资料上的常规辐照测试数据来做一个推测。

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。

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

“则DPA计算公式可表达为DPA=(∫σpx(E)(E)ΦE)t（6），而obx(E)为能量为E的入射粒子的离位横截面，t为辐照时间.”

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

“Vd（T）=（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管·铪晶体需要他重新将一些关于材料方面的变量考虑进入，尤其是铪对于中子吸收率的速度，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。

也不知道过去了多久的时间，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。

【PWR·DPA，dpa/s=2.718E-08】

【HTTR·DPA，dpa/s=2.602E-09】

【HTTR·He】

拾起桌上的稿纸，看着上面的结果，徐川长舒了口气，忍不住摇了摇头。

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

甚至，还比不上奥氏钢。

至于关键，应该就在于添加剂氧化铪身上了。

毕竟对于一种抗中子辐照材料而言，其实并不是所有的入射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部，造成电离和电子激发效应，但在材料中不会持续，仅部分能量传递到原子核，产生次级离位并形成点缺陷，这部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，母球会将力道传递给其他子球。

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性，实际上台球会因为各种原因而停止，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种第一壁材料，而那些角度不对的，就会引起辐照损伤

而铪元素对中子的吸收率极高，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。

这对于第一壁材料来说，是致命的缺陷。

尽管通过Lindhard-Robinson计算公式算出来的数据是唯像的，但这也能大体的反映出材料在抗中子辐照方面的性能。

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？

锆在化学性质上和铪差的并不多，不过在对中子的吸收率上，可谓是两个极端。

铪极度亲和中子，吸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，重新构造这种新型碳复合材料的话，说不定第一壁材料真的有着落了。

看着稿纸上的数据，徐川眼眸中跳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