Глава 530: Не губи своих, губи других
Хоу Цзиньли понятия не имел, сколько раз он терпел неудачу.
Вначале он только готовил материал SG-1 в лаборатории и интересовался ожидаемыми отходами, образующимися в ходе эксперимента.
По сравнению с обычными графитовыми материалами этот кусок отходов ощущался в его руках совершенно особенным.
Такие выводы он сделал из экспериментов. Он обнаружил, что причина, по которой эти отходы ощущались такими особенными, заключалась в том, что на их поверхности был слой пористого сетчатого аэрогелевого барьера.
Честно говоря, этот результат его разочаровал. В конце концов, пористые сетчатые аэрогели из графена не были особенно новым методом исследования. Можно даже предположить, что аналогичные методы использовались в электродных материалах.
Однако это был первый исследовательский проект, на который он самостоятельно подал заявку в своей жизни. Это был также первый исследовательский проект, над которым он работал после прихода в этот научно-исследовательский институт, поэтому он не хотел так легко сдаваться.
Поэтому после того, как он обнаружил, что сам по себе пористый аэрогель не имеет особых свойств, он продолжил углубленные исследования по его использованию в качестве диспергирующей среды и изучению его дисперсной фазы.
Весь этот процесс был безнадежным.
Это даже заставило его сомневаться во всей своей жизни.
К счастью, он не сдался.
Он использовал пористый сетчатый аэрогель, приготовленный из графена, в качестве упрочняющего агента. Он соединил ее с карбидокремниевой керамикой, и произошло чудо!
Пористый сетчатый аэрогель не был особенно лучшим упрочняющим агентом по сравнению с другими материалами, по крайней мере, когда его сравнивали с аналогичными упрочняющими материалами.
Однако его термические свойства так взволновали его, что он не мог не кричать в лаборатории.
Хоу Цзиньли немедленно закончил писать экспериментальный отчет и передал его в офис института.
На следующий день после того, как этот экспериментальный отчет был представлен, он прибыл на стол Лу Чжоу…
…
Несмотря на то, что многие интересные изобретения были созданы случайно, этот конкретный случай был более неожиданным, чем обычно.
Лу Чжоу посмотрел на экспериментальный отчет. Он был заинтригован.
"Интересно."
Доклад был разделен на две части.
Первая часть была посвящена приготовлению пористого сетчатого аэрогеля.
[Используя оксид графена в качестве основного материала, приготовьте 1-2 мг/мл раствора оксида графена, затем добавьте восстановитель, перемешайте в течение 5-10 минут. После этого прогреть при 90-160°С в течение 30-45 минут, вынуть и сразу же убрать в морозилку на четыре часа. После этого достаньте, затем продолжайте уваривать и оттаивать при высокой температуре в течение 5 часов. Наконец, вымойте его несколько раз и высушите… Таким методом создавался пористый сетчатый аэрогель.]
Вторая часть отчета была ключевой частью всего эксперимента.
В эксперименте Хоу Цзиньли и его исследовательская группа использовали осаждение атомного слоя для химического связывания пористого сетчатого аэрогеля, изготовленного из графена, с керамическим слоем из карбида кремния. Таким образом, они получили специальный графеновый керамический композит.
Глядя на его микроструктуру, этот материал выглядел так, будто слой графена в форме сот был соединен с керамическим слоем посередине. Эти молекулы графена в форме сот были прочно связаны с молекулами карбида кремния.
Согласно результатам эксперимента по высокотемпературному тесту, в бескислородной среде этот специальный графен-керамический композит смог выдержать температуру 3200 градусов!
Мало того, что он обладал отличными термостойкими свойствами, так еще материал имел небольшой коэффициент расширения. Он также обладал замечательными свойствами анизотропии и теплопроводности.
Это означало, что тепловая энергия могла легко передаваться через его поперечное сечение, и она не могла легко передаваться через его вертикальное направление.
Помимо этого, он также обладал высокой прочностью на растяжение и сжатие, не говоря уже о стойкости к тепловым нагрузкам.
Глядя на эти данные, этот материал можно считать превосходным.
Ян Сюй посмотрел на заинтригованное лицо Лу Чжоу и спросил: «Это тот материал, который тебе нужен?»
"Сложно сказать." Лу Чжоу отложил экспериментальный отчет и откинулся на спинку офисного кресла, прежде чем сказать: «Но этот отчет действительно дал мне новую идею».
Ян Сюй: «Идея?»
"Вот так." Лу Чжоу кивнул и немного задумался. Он сказал: «Сначала я подумал, что керамические материалы не подходят для первой стены из-за их плохих свойств рассеивания тепла. Но если посмотреть на это с другой точки зрения, то чем меньше перпендикулярная теплопередача, тем лучше».
Ян Сюй: «Что заставляет тебя так думать?»
«Из-за системы восстановления нейтронов из жидкого лития». Лу Чжоу улыбнулся и сказал: «Из-за теплопроводности композитов из углеродного волокна мы должны рассмотреть возможность добавления еще одного теплоизоляционного слоя между композитом из углеродного волокна и жидким литием. В противном случае температура в 3000 градусов испарит слой жидкого лития, который мы использовали для извлечения нейтронов».
Разница в температуре первой стенки и слоя жидкого лития была одной из основных трудностей в реакторе.
Теплопроводность не может быть ни слишком слабой, ни слишком сильной. Глядя на это с этой точки зрения, углеродное волокно сильно отстало.
Напротив, анизотропия и тепловые характеристики этого нового материала были весьма многообещающими. Ослабление передачи тепловой энергии вертикального сечения могло бы обеспечить достаточное буферное время для срабатывания внешнего блока охлаждения.
Что касается отвода тепла конструкционным материалом, то это можно решить, «вставив в конструкцию трубку теплопередачи и отводя тепло, передаваемое в направлении поперечного сечения».
Несмотря на то, что Ян Сюй мало что понимал в термоядерном проекте, объяснение Лу Чжоу было достаточно простым, чтобы Ян Сюй его понял.
Однако, несмотря на то, что тепловая проблема была решена, оставался еще один важный вопрос…
«А как же нейтронное излучение? Это самая важная часть, верно?»
Лу Чжоу услышал его и вздохнул. — Ты прав, это важная часть. Несмотря на то, что этот материал подходит во всех других аспектах, его свойство стойкости к нейтронному излучению… Мы должны проверить его, прежде чем узнаем».
И карбид кремния, и графеновый материал имели стабильные ядра. Ковалентная связь углерод-кремний была гораздо более стабильной, чем металлическая связь. Кроме того, проницаемость нейтронов через эти два материала против пучка нейтронов также была преимуществом.
По крайней мере, так было… теоретически.
В действительности повреждение материала нейтронным излучением не только вызовет изменения в ядрах атомов, но и разрушит внутренние химические связи, а также вызовет основные физические повреждения материала.
Все эти факторы нельзя было рассчитать с помощью одной лишь теории, приходилось делать выводы из экспериментов.
Единственная проблема заключалась в том, что…
Они не могли проверить эту штуку.
На лице Ян Сюй появилась болезненная улыбка, когда он эвфемистически сказал: «Этот эксперимент провести нелегко».
Испытание характеристик антинейтронного излучения было одним из самых сложных испытаний материалов в области материаловедения.
Обычные антирадиационные эксперименты было относительно легко провести, ядра можно было облучить, ударив по ним альфа-частицами.
Причина, по которой исследование первого материала стенок управляемого термоядерного реактора было затруднено, заключалась в том, что в мире не было оборудования, которое могло бы выдержать радиационные испытания.
На образец постоянно попадали нейтроны с энергией 14 МэВ, какое экспериментальное оборудование могло с этим справиться?
Обычные альфа-частицы и близко не обладали такой большой энергией.
Даже ядерный генератор энергии деления в Дайя-Бей имел степень защиты от радиации на две величины ниже, чем у термоядерного реактора!
Что касается ускорителя…
Это было бы ерундой. Никто никогда не слышал о непосредственном ускорении нейтронов. Если бы кто-нибудь смог это сделать, он был бы королем мира теоретической физики.
Что же касается косвенного ускорения методом ядра дейтерия, то оно действительно было возможно. Однако было бы лучше просто получить энергию от выстреливания альфа-частиц в металлическую фольгу. Единственным преимуществом первого было то, что пучок нейтронов имел более стабильный путь.
Лу Чжоу подумал обо всем этом и почувствовал, что попал в ловушку. Его пальцы мягко постучали по столу, и он начал задаваться вопросом.
Должен ли я заставить машину STAR снова «страдать»?
Теоретически это возможно.
Но это ограничивает частоту экспериментов до одного раза в месяц, не слишком ли высока цена?
В конце концов, в Китае есть только один стелларатор.
Китайская национальная ядерная корпорация изучает возможность создания собственного. Если наше собственное оборудование будет разрушено, тогда все будет кончено.
Однако в голове Лу Чжоу внезапно зажглась лампочка, и он хлопнул себя по лбу.
Черт возьми!
Я думал только о том, чтобы испортить свой стелларатор, я забыл про токамак!
Несмотря на то, что время их заключения невелико, по крайней мере, это работает!
В Китае всего один стелларатор, зато токамаков полно…