大国院士 - 第235章 第一个阶段性成果

    第235章 第一个阶段性成果
    相比较其他人的忐忑不安，徐川基本没有什么紧张的情绪。
    他有的只是期待，期待以‘原子循环’理论为核心，利用特殊纳米技术制出来的‘晶态铒锆酸盐’对抗材料能做到一个怎样的地步。
    对于‘晶态铒锆酸盐’的抗辐射效果，他其实很清楚。不过他清楚的是上辈子的。
    而在此前的复刻实验中，他利用数学方法重新计算和调整过这项技术中的一些东西，对这项材料做了一定程度的优化。
    理论上来说，优化后的‘晶态铒锆酸盐’抗辐射性或辐射稳定性是要更好的。
    只不过相比较以前的‘晶态铒锆酸盐’材料，能提升多少，他就不清楚了。
    抗辐射性或称辐射稳定性是表示物质接受一定剂量辐照后仍能保持其固有物理、化学性能的能力。
    材料的抗辐射性与其分子结构、相对分子质量及聚集状态有关。
    比如具有三级碳原子的等规聚丙烯接受1.2x10gy辐射能就发生可察觉的变化，8x10gy则发生严重变化，比如变脆，用手一掰就断之类的。
    而带芳香环的聚苯乙烯要发生上述类似的变化所需剂量分别为8x10gy和3x10gy。
    像核电工程中专用的抗辐射橡胶，其抗辐射性则更高一些。
    至于铅金属、抗辐射钢板材料等东西，则几乎达到了目前材料界抗辐射性能的巅峰。
    而‘晶态铒锆酸盐’的抗辐射性能，按照上辈子研发出来的材料来看，严格来说它是比不上铅金属这种超高密度的材料的。
    两者相差了一点，它处于一个临界节点。
    但相比较铅金属，它有自己独有的优势。
    一是重量，它比铅更轻。
    同等体积下，‘晶态铒锆酸盐’制成的防护材料重量只有铅的五分之一左右。
    二是持久性。
    因为原子循环，在相同的辐射强度下，晶态铒锆酸盐制成的防护材料绝对比掺杂了铅金属的防护材料能支撑更久的时间。
    利用辐射能完成晶界的自我修复，这能促使晶态铒锆酸盐保持长时间的原子循环。
    而铅金属尽管能依靠自身的密度来对抗核辐射，但一旦内部铅晶界被破坏，那就会引起连锁反应，造成晶界崩塌。
    辐照对抗测试需要的时间可以说很长，也可以说很短。
    长时间的对抗测试需要至少十天或者十五天以上的时间来完成辐射曲线，及材料变化曲线的绘制，从而才能相对精准的判断出这种对抗材料的极限。
    而辐射强度对抗测试则不需要。
    通过仪器设备，制造出不同强度的强辐射源，逐渐提升辐射能的强度，来判断这种材料的极限在哪里。
    这种测试，一个上午的时间就足够完成了。
    对于徐川而言，他自己制造出来的材料很清楚的知道他的极限。
    辐射强度的对抗测试，他直接从2 gy·h-1的强度开始的，这个标准，是高放核废料的底线。
    低于这个数字，核废料会被划分到中放核废料等级中去，高于这个标准，则是最难处理的高放核废料。
    数值越大，辐射强度越高。
    如果连这个标准都扛不住，又怎么能用于核废料的处理。
    当然，辐射强度的对抗测试并不是单纯的从辐射强度指标判断的。
    此外还有材料的厚度，对抗时间等各方面。
    毕竟任何一种材料，乃至水或者空气都有一定的抗辐射性能。
    普通的混凝水泥，如果厚度能达到一点五米以上，也能隔绝掉绝大部分的核辐射了。
    切诺利贝尔核电站大爆炸过后，当时的红苏就是用厚密混凝土水泥在四号反应堆外面修建水泥石棺来当做隔离保护罩的。
    但缺点也巨大，在核废料的强烈辐照下，普通的混凝土水泥哪怕厚度能达到两三米，也只不过拥有二三十年的寿命。
    如今的切诺利贝尔外的封印石棺，其实是在2011年重新修建的。
    此前红苏修建起来的石棺，经历了二十年的时间，早已经被里面近两百吨的高强度核废料腐蚀的千疮百孔了。
    所以抛开材料厚度、对抗时间这些东西来说对抗性能是一件很不靠谱的事情。
    这就像是抛开剂量说毒性一样。
    比如香蕉里面含有“钾-40”这种放射性元素，能释放出电离辐射，但差不多要五千万根香蕉，才能凑齐杀死一个人的辐射量。
    而在此之前，你大概早就被撑死了，亦或者说死于钾失衡。
    不过在这个基础上，材料厚度越薄，对抗的辐射强度越高，就越能说明这种材料的性能。
    对于‘晶态铒锆酸盐’制成的防护材料，徐川的要求是在两厘米的厚度内，拥有对抗高放核废料的性能。
    达到这个标准，它才能被广泛的应用在各种核工程、航天工程里面去，才拥有对应的价值。
    在韩锦的主持下，第一轮以2 gy·h-1的强度的辐射强度对抗测试费了近一个小时的时间，总共做了五组对抗。
    对抗数据在徐川手中翻看着，上面的对抗结构让他嘴角带上了一丝笑容。
    从目前的检查结构来看，辐射强度对抗测试让人相当满意。
    不同形状与不同厚度的‘晶态铒锆酸盐’防护材料，在面对相同强度的模拟核辐照时，均表现出了高强度的稳定性及对α射线、β射线、γ射线、x射线、中子辐射的屏蔽率。
    在不同辐照环境下，‘晶态铒锆酸盐’防护材料在厚度为一厘米时对α射线和β射线的屏蔽率达到了100%。
    而γ射线、x射线的平均屏蔽率达到了90.4%；中子辐射的频率达到了84.5%；伽马屏蔽率达到了60.3%。
    这种屏蔽率，如果换成普通的混凝土水泥，大概需接近半米厚才能做到。
    五十厘米比一厘米，足以体现出它的屏蔽性能了。
    而更关键的，在于它的晶界损失率。
    在长达三十分钟的辐射强度对抗测试中，哪怕是一厘米厚的防护材料，在面对超过三十分钟的2 gy·h-1的强度的辐射时，内部的晶界依然没有遭受到太大破坏。
    如果将一块材料的晶界完整度比作100，在第一轮的测试结束后，第一批的‘晶态铒锆酸盐’防护材料，五组实验的晶界完整度均只下降了0.00032、0.00019、0.00028、0.00018
    平均晶界破损率，保持在万分之二左右，相对比上辈子在米国那边制造出来的防护材料，晶界破损率降低万分之零点五左右。
    提升不算很大，但一些不算复杂的修改，换来一定程度的性能提升，是很棒的一件事。
    事实上，万分之二的晶界损失完整度这个数值，已经相当低了。
    要知道，它面对的可是高放核废料级别的电离辐射照射。
    如果一个人，被这种强度的模拟辐射照射到了，不超过一个小时，就会七窍流血而亡，可见这种强度核辐射恐怖之处。
    但‘晶态铒锆酸盐’防护材料在面对这种强度的模拟核辐射照射时，晶界破损只有万分之二。
    尽管随着时间的推移，这个数字会不断加大，但‘晶态铒锆酸盐’防护材料的自我修复性，会最终让其维持在一个动态平衡。
    “不可思议，面对2 gy·h-1的强度模拟核辐射半小时，晶态铒锆酸盐材料的晶界被破坏程度居然不到万分之二。这个数字，已经远低于用于保存核废料的陶瓷材料了。”
    实验室中，席学博拿着手中的对抗结果瞪大了眼睛。
    实验结果上记录的数据，表现出来的性能，让他不敢置信。
    辐射屏蔽率就不说了，尽管表现很优异，但离铅金属等顶级材料还是有一些区别的。
    重要的是晶界破损率，这是对抗材料在面对高强度核辐射时，能维持自身稳定性多久时间的关键。
    核辐射携带的强电离性质，能将接触它的材料全都电离，这会导致材料本身出现各种问题。
    如果自身的稳定性不够强，即便是这种材料的辐射屏蔽率很优秀，也无法应用到工业上。
    而按照测试结果上面的数据计算，晶态铒锆酸盐材料能对抗2 gy·h-1的强度模拟核辐射照射超过一百天的时间。
    这简直刷新了他对于对抗材料的认知。
    别看一百天的时间很短，但也要看面对的是怎样的辐射强度。
    作为核能方面的研究人员，对于核辐射防护材料他有着很清晰的认知。
    无论是铅金属制造而成的屏蔽材料，还是核辐射防护水泥，亦或者橡胶，在面对高放核废料的时候，都会表现出不同的损伤。
    按照他心中的计算，半厘米厚度的铅板，面对2gy·h-1的强度模拟核辐射时，晶界损失率差不多在万分之一左右。
    也就是说大约两百天左右的时间后，铅板就会失去防护效果。
    考虑到铅板越薄，防护屏蔽效果越弱，防护时间还要进一步的缩短。
    而这种晶态铒锆酸盐材料不会，尽管从目前的数据来看，它只能维持一百天的时间。但最关键的原子循环理论会让晶界重构，一百天，远不是它的极限。
    换种说法，如果晶界重构的速度能跟得上破坏的速度，那么它就能永远的维持下去，一直封存核废料。
    当然，这只是理论上的。
    实际上因为各种外界环境干扰，晶界重构不可能无限循环，但就目前它体现出来的价值，已经远超过传统的核辐射防护材料了。
    看着站在一旁淡然无比的徐川，席学博眼神中满是崇拜。
    这就是诺贝尔奖得主的实力吗？哪怕越界到材料行业来，也能轻易的打破边界。
    如果是他亲手研发出了这种材料，估计早就兴奋的蹦起来了，但徐川却依旧淡定，仿佛这只是一件微不足道的小事。
    拿到第一轮的辐射强度对抗测试结果，徐川捏着手中的结果，脸上带着笑容。
    如他预料的一样，经过修改优化后的‘晶态铒锆酸盐’材料，在抗辐射性或辐射稳定性上，表现出了更强的性能。
    第一轮测试万分之二的晶界损失率就是最好的证明了。
    核辐射这种锋利的离子手术刀，迎来了能克制它的盾牌。
    用优化后的‘晶态铒锆酸盐’材料来制造存储容器，如果没有其他的干扰，核废料能得到至少十万年的保存时间。
    等到这个时间过去，核废料也将不再具备强烈的污染性。
    毕竟原子衰变释放危害辐射也是有时间的。
    尽管有一部分的核废料二十万年或三十万年，亦或者更长的时间来彻底完成衰变，但核电站中的乏燃料棒，大部分只需要几千年的时间就够了。
    或者说，几千年的时间，能将它的危害降低到极小地步。
    如果说，这次的项目仅仅是研发一种新型核废料保存材料的话，走到这一步，可以说已经算是成功了。
    后续只要优化后的‘晶态铒锆酸盐’材料通过了其他的测试，那么它就能被应用到核废料的保存上。
    不过徐川的目的可不是研发一种新型核废料保存材料。而是将核废料重新利用起来，让它从极难处理的污染物变成新的能源！
    对于这个目标来说，‘晶态铒锆酸盐’材料的成功研发，仅仅是第一步而已。
    将‘晶态铒锆酸盐’材料的后续测试交给韩锦去处理后，徐川则带着三名科研人员回到了自己的实验室。
    对于其他人而言，‘晶态铒锆酸盐’材料的成功研发是一个巨大的喜讯，但对他来说这仅仅是第一步罢了。
    后续还有很多的难关在等着他。
    “席学博，你的工作是将钆材料在纯氧环境中进行氧化处理，完成后研磨成直径十纳米级以下的粉末。”
    “卢顺，你的工作是将碳化硼材料进行提纯处理，纯度要求达到99.99以上”
    “周铢，伱的工作是.”
    实验室中，徐川将一项项的前期准备工作分配了下去。
    ‘晶态铒锆酸盐’材料的成功，证明了在面对高强度核辐射时，原子循环技术是可行的，接下来的工作，自然是顺着这条思路研发出一种可用于核废料实验工作的强防护衣。
    (本章完)