第四百零二章臨門一腳

氘氚原料聚變過程中產生的磁面撕裂問題，第一壁材料的選擇，這兩個氘氚聚變點火實驗階段過程中最大的難題都有了眉目和思路。

只要解決了，示范堆的建造工作就可以開始了。

趁熱打鐵，在不清楚那些西方國家可控核聚變進度的情況下，他能做的，就是盡量加快一些自己的腳步。

初三，回到工作崗位的不僅僅有他，還有研發第一壁碳復合材料的趙光貴小組，以及放年假后趕回來的研究員和工程師們。

棲霞可控核聚變工程研究所，計算材料研究實驗室中。

徐川找到了正帶領著的小組努力研發著新型碳復合材料的趙光貴。

“情況怎么樣了？”找到趙光貴后，徐川開口詢問道。

他問的自然是使用氧化鋯代替氧化鉿作為催化劑制造的新型碳復合材料的研發，畢竟這是有希望解決第一壁難題的關鍵。

趙光貴搖了搖頭，道：“不是很理想，氧化鉿和氧化鋯的化學性質雖然很類似，但終究不是同一種物質。”

“在年前的最后一天，我們雖然成功的利用氧化鋯當做催化劑制造出來了一份碳復合材料，但檢測結果并不是很好。”

“無論是從耐高溫度還是抗輻射強度等方面來看，都比不上利用氧化鉿做催化劑制造的碳復合材料，參數滿足不了第一壁的要求。”

徐川問道：“問題是不是出現在那種特殊的獨特排序的碳納米管·鉿晶體結構上？”

趙光貴點了點頭，輕嘆道：“嗯，用氧化鋯替代氧化鉿作為催化劑后，雖然同樣能制造出碳復合材料，但那種獨特排序的碳納米管·鉿晶體結構，并沒有出現。”

“您之前的推測是對的，從這來看，那種特殊的晶體結構，正是氧化鉿碳復合材料耐高溫與抗輻射性能得到大幅度提升的關鍵。”

思索了一下，徐川開口道：“帶我去看看實驗數據。”

“好。”趙光貴點點頭，帶著徐川來到了另一間實驗室中，打開了一臺計算機。

顯示屏上，一份數據調了出來。

趙光貴讓開位置，恭敬道：“這個就是檢測數據了，時間較緊，還有一些輻照對抗測試沒做完，預計還需要三天左右的時間才能獲取到完整的數據。”

徐川沒在意道：“沒事，我先看看。”

有時候，了解一種材料的性質并不一定需要全部的檢測數據。

相對比其他的東西，他只需要看看這種新材料的掃描電鏡成像圖和相關的數據就足夠了。

氧化鋯沒能按照理想中和碳原子勾搭上，形成特殊排序的碳納米管·鉿晶體結構是材料研發失敗的主要原因。

能找到這個原因，并且解決掉，就差不多了。

手掌搭在鼠標上，徐川滑動了一下資料，目光落在掃描電鏡的檢測結果上。

從成像圖來看，用氧化鋯取代氧化鉿作為催化劑和增強劑制造出來的碳復合材料，的確沒有出現那種特殊排序的碳納米管·鉿晶體結構。

材料中的碳納米管無序雜亂的堆積在一起，從晶體結構來看，和普通的碳納米管粉末壓制形成的板材沒什么區別。

也就是說，氧化鋯并沒有在材料中起到催化作用，沒有與碳納米管材料進行共晶，形成碳納米管·鋯晶體。

一邊翻看著檢測數據，徐川一邊向身側的趙光貴問道：“你們有沒有推測過原因？”

趙光貴帶著苦笑，道：“有是有，但是短時間內根本就分析不出來什么結果。”

“從理論上來說，鋯和鉿都屬于鑭系收縮元素，化學性質極為相似，且外層電子排布一樣，不應該出現這種鉿能形成晶構，鋯卻不能的情況。”

對一種材料進行分析，從物理和化學，以及材料學的角度了解它的形成原因和過程，本就是一件很難的事情。

更何況，他們連氧化鉿作為催化劑為什么會在碳復合材料中形成獨特的碳納米管·鉿晶體結構都不知道。

這種情況下，想要找到氧化鋯為什么不能作為催化劑共生出碳納米管·鋯晶體結構，難度實在太大了。

徐川摸了摸下巴，道：“將這份檢測數據發送給我，我先回去看看。”

他在材料上的造詣不是趙光貴這些普通材料研究員能比，從理論上來說，鋯取代鉿與碳納米管共生形成獨特的晶體結構是沒問題的。

不過現在既然出現了問題，那就說明那里是有問題的。

他準備帶著這些數據回去研究一下，看看能不能通過計算材料數學找到問題。

川海材料研究所雖然有一個材料計算的模型，但模型終究是死的，且還不完善，無法考慮到方方面面的東西。

所以他準備親自研究一下。

帶著數據資料，徐川回到了辦公室中。

對他來說，數學不僅僅是一門獨立的學科，更是一種輔助其他學科的強大科研工具。

雖然很多時候，尤其是在材料學，通過數學計算得出來的結果并不能直接得到答案，但相關的解析卻能為一種參考，幫他在研發新材料的時候少走不少彎路。

尤其是現在，不需要他從頭到尾進行解析，只需要針對特定的環節進行處理就足夠了的。

盯著電腦中的數據和圖片，徐川陷入了沉思中。

雖然計算材料是他的拿手領域，但要針對性找出氧化鋯無法和碳納米管共生的問題所在，難度還是挺大的。

思索了一會后，他從桌上拾起圓珠筆

GPAW贗勢：1s22s22p6Zr3s23p64s23d104p65s24d2

e收斂：Ve∫dru（R）ψ0.05eV/（R）ψ（R）AB

eV粒子收斂：p（R）<Φψ（R）ψ（R）Φ106eV

對于計算材料學來說，如果要通過電子尺度的計算方法做到化學精度，一般都還是以波函數為基礎。

但因為計算量限制，凡是涉及界面等非體材料性質，往往要用替代方法進行，比如構造熱力學相圖。考慮極度復雜的勢能面，動力學基本無解。

在徐川看來，計算材料這一新生領域其實很有意思。

無論是結合試驗數據，通過建立數學模型然后通過數值計算，模擬再現實際工藝過程；

還是通過計算模擬針對特定材料、特定的物理機制或反應機理，直接通過理論模型和數值計算，預測、設計或對材料結構與性能進行改性。

都是前景相當開闊的領域。

只不過，它現在還屬于等待科學界開拓的地帶。

日子就這樣一天一天的推進，徐川將自己關在辦公室利用數學工具從理論上進行改進氧化鋯添加劑的共生性，趙光貴那邊則繼續進行著實驗。

其他人也緊張有序的忙碌在自己的工作崗位上。

時間一晃來到了正月十二號，在十二日年的最后一天，徐川總算是完成了最后一步的計算。

看著計算機中滿屏幕的算式，他嘴角漸漸勾起了一絲笑意。

問題在哪，通過計算，他找到了！

檢查了一遍數據，確認沒有什么問題后，他手伸向了電話，剛想打個電話給趙光貴那邊，讓他過來一趟時，趙光貴就出現在了辦公室中。

“徐院士，用氧化鉿做催化劑合成的碳復合材料，大亞灣那邊的中子輻照測試結果出來了。”

帶著一疊資料，趙光貴走到徐川面前，匯報了一下氧化鉿碳復合材料的中子輻照結果。

徐川笑問道：“結果如何？”

趙光貴嘆了口氣，道：“很差，低能級的中子束對樣本材料的破壞很高，3MeV級別中子能級，1.5μm距離的條件下，dpa達到了3.01，比奧式剛都低。”

“而在室溫到300℃的測試溫度范圍內，輻照后的斷面收縮率為73～80”

DPA是一個衡量材料輻照損傷程度的一種方法，它表示晶格上的原子被粒子轟擊離開原始位置的次數與晶格上的原子數量之比。

3.01dpa表示材料中每個原子被平均離開原始位置3.01次。

聽起來似乎并不多，但對于第一壁材料來說，這已經是相當高的數據了，更別提在后續的斷面測試中，收縮率達到了百分之七十以上。

這些數據，都意味著在碳納米管·鉿晶體結構被中子輻照損壞后，碳復合材料的性能在急劇降低。

聽到這個消息，徐川倒沒有太多的意外。

年前他就通過自己的模擬計算做了推測，確定了氧化鉿碳復合材料大概是行不通的。

現在結果出來，正如他之前預料的一樣。

笑了笑，徐川開口道：“氧化鋯碳復合材料的研究怎么樣了？”

趙光貴搖了搖頭，嘆息道：“還沒有太大的進展，讓您失望了。”

徐川笑了笑，右手在鼠標上點擊了兩下，接著起身走向打印機。

等待了一會，打印機中的文件輸出了出來，他拾起資料，遞了過去，笑著開口道：“沒關系，別感覺有什么壓力，這本身就是一項很難的工作，短時間內沒有進展也正常。”

“先看看這個。”

趙光貴帶著些疑惑的接過打印紙，目光落在上面。

在看清楚上面的東西后，他瞳孔猛的收縮了一下。

“您找到了問題？！”

看著文件上的算式和結論，趙光貴抑制不住內心的震撼脫口而出的問道。

徐川笑著點了點頭，道：“理論上來說是的，不過具體還要看實驗情況。”

頓了頓，他接著道：“具體的實驗，就交給你了。如果可以，我希望你能在五天內帶人將這些材料做出來，然后在一周內完成測試。”

“因為大亞灣那邊的慢中子輻照實驗是每個月開始，今天已經陽歷十四號了，錯過了我們得再等一輪，時間就拉的太長了。”

第一壁材料的檢測，其實是一件相當麻煩的事情。

首先是普通的物理性能、如導熱系數、耐高溫度、輻射抗性等等這些能在棲霞這邊做的。

確認這些基礎性能通過后，材料才會被送去大亞灣那邊做慢中子輻照測試。

如果大亞灣那邊的慢中子輻照測試結果良好，他才會考慮在破曉聚變裝置中對其進行真正的氘氚聚變高能中子輻照檢測。

畢竟以目前的情況來說，破曉每進行一次真正的氘氚聚變點火運行，都會對裝置造成一些不可逆的損傷。

要修復這些損傷，每一次都要花費大量的人力物力和經費不說，時間方面也至少需要半個月以上，長的話，搞不好需要個把月。

而破曉聚變裝置的每一次停機維修，都是在拉長這場有關‘可控核聚變競爭’的戰線。

聞言，趙光貴繃直了身體，一臉嚴肅就差敬禮的回道：“您放心，我會拼盡全力的！”

徐川笑著點了點頭，道：“那行，這事兒就拜托伱了。”

計算材料實驗室的工作效率很高。

亦或者說，在徐川找到了氧化鋯為什么沒法像氧化鉿一樣形成碳納米管·鉿晶體結構的原因后，實驗進展的相當順利。

在趙光貴帶著小組的人打地鋪，睡躺椅在實驗室二十四小時熬夜加班的情況下，僅僅三天的時間，第一批利用氧化鋯當做催化劑制造的碳復合材料樣本順利的制造了出來。

一份份的材料被送入了不同的設備中，快速的進行著各項檢測，當掃描電鏡的數據出現后，趙光貴在第一時間找到了徐川，一臉的激動和興奮。

“教教授，新材料的掃描電鏡數據.出來了！”

“碳納米管和鋯原子，類似的晶體結構，形成了！”

“我們有希望了！”

喘著粗氣，一路跑過來的趙光貴斷斷續續的用了好幾句話，語無倫次的完成表達。

徐川起身，從他手中接過了檢測數據。

掃描電鏡的成像圖上，鋯與碳納米管特殊的晶體結構顯眼無比。

而一些其他的檢測數據，雖然很多數值和他通過計算材料學方法模擬出來的結果存在一些誤差和出入，比如耐高溫幅度降低到了三千一百度，相對比氧化鉿催化的碳復合材料，低了近四百度。

但三千一百度的耐高溫，應用在第一壁材料上，也足夠了。

就檢測結果而言，這些樣品與他的之前的計算結果基本吻合。

現在，就差最后的臨門一腳了！

從理論上來說，利用鋯代替鉿作為催化劑的碳復合材料，是完全能滿足抗中子輻照的性能的。

當然，具體情況還得看實驗結果。

但至少，他的計算，從來沒有出過錯！

這一次，希望很大！

看完手中的檢測數據后，徐川嘴角勾起一絲笑容，笑著夸贊道：“不錯，幸苦你們了，我會安排人加急將材料送去大亞灣那邊做第一輪的慢中子輻照實驗的。”

“至于現在.”

頓了頓，他的目光落在了滿是黑眼眶，站都有些站不穩的趙光貴身上，接著道：“辛苦你們了，早點回去休息吧，剩下的工作，可以慢慢來。”

不得不說，材料研究實驗室中的成員，有一半以上都是趙光貴這種四十來歲的中年教授。

他們正處人生壯年，有精力有經驗。

但再壯年，在連續熬夜爆肝了十天半月后，沒倒在實驗室就真算幸運的。

(本章完)

大國院士 第四百零二章臨門一腳