第199章 計算材料的神

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  第199章 計算材料的神

  「建一座全HTSC-1高溫超導的托卡馬克裝置麼……」

  聽完了黎江安的講述,蕭易思索了起來。

  最後,他說道:「這種事情的話,你們應該也沒必要找上我吧?」

  黎江安搖搖頭,無奈地說道:「現在國家對於可控核聚變領域的資助還是比較保守的,畢竟想要真正實現可控核聚變的商業堆……哪怕是示範堆都還差了不知道多少年。」

  「而且咱們也不像是粒子對撞機那樣容易出成果,人家撞一次的數據都夠他們研究個好多年,然後又能誕生不知道多少篇《Science》啊,啊《Nature》啊,PRL啊什麼的。」

  「我們啟動一次,又燒錢,就算是成功了,最多也就只能告訴人們,我們又燒了多少秒。」

  「你看我們之前那些能夠持續燒一百秒,一千米的新聞,聽起來是挺讓人感到激動的,但實際上咱們都知道,距離真正實用還差了幾千倍、幾萬倍呢。」

  「那些新聞也只不過是在告訴大家,我們是有在進步的。」

  黎江安嘆了口氣:「可控核聚變,太難了。」

  看著這位老院士無奈的表情,蕭易微微點頭,表示理解。

  可控核聚變的難,眾所皆知。

  其需要的並不僅僅只是某一個領域的突破,而是很多很多個領域共同的突破。

  而且這種突破,甚至需要達到的是各種科幻作品意義上的突破。

  超導體,就算是其中一個。

  可控核聚變最理想的超導體就是常溫超導體了,常溫超導體下的可控核聚變,不需要搭配一系列複雜的冷卻裝置,能夠以最大的程度發揮常溫超導體提供的巨大磁場。

  當然,就目前來說,憑藉HTSC-1的性能,這個問題其實也已經差不多了。

  但除了超導體之外,還有一個最大的問題,那就是第一壁材料。

  第一壁材料,指的是在核聚變中,直接和上億度高溫等離子體接觸的材料。

  無論是任何核聚變裝置,都有著第一壁材料。

  當然,就當前的技術來說,第一壁材料主要面對的倒也不是上億度的高溫等離子體了,這些等離子體因為在巨大磁場的協同下,基本上高溫根本不是問題,實際上第一壁材料只需要能夠承受得住1000攝氏度左右的高溫就行了,最高也不過是3000攝氏度差不多。

  對於第一壁材料最大的損傷,實際上是來自於中子輻照。

  當前,人類在核聚變研究中主要採用的是氘-氚聚變反應,反應會生成攜帶了約14.1MeV能量的中子。

  而中子因為不攜帶電荷,所以即使是再龐大的磁場,也無法控制中子,因此這些中子就會在如此高的能量下,直接撞在第一壁材料上面。

  根據計算,14.1MeV下的中子,速度達到了大概約光速的16.83%。

  自然而然,普通的第一壁材料根本無法承受的住如此可怕的中子撞擊,很容易地就會在這種環境下變得坑坑窪窪,甚至是無比脆弱,極端情況下,哪怕是鎢金屬這種堅硬無比的材料,都可能被人一捏就碎。

  而如何研究出這樣的材料,全世界的科學家努力了不知道多久,卻也未嘗找到理想的材料。

  大概也就科幻小說中的強相互作用力材料,才能夠無懼中子輻照了。

  因此,對於等離子體所這種研究可控核聚變的研究所來說,完全不像是研究其他領域的研究所那麼吃香。

  又不好出成果,想要達到最終目的就更是如同空中樓閣,難以實現。

  「所以啊,我們就想和蕭教授你達成合作,到時候有伱的名氣幫忙,說不定上面就願意撥給我們再建一座核聚變裝置的設備了。」

  黎江安說道:「而且到時候還有HTSC-1的份額,聽說HTSC-1工廠,馬上就要造好了,想要HTSC-1的單位,那也叫一個多啊,你們科大搞量子計算的那些人,還有高能物理所的人,還有……」

  「還有軍方那邊,他們那叫一個獅子大開口啊,真的是不給我們這些研究所一點活路。」

  旁邊的趙展游這時候也說道:「就是啊,我們搞核聚變,好歹也是為了人類的未來做著貢獻,人類文明能不能從0.7級升到1級,還得看咱呢,其他那些研究啥的,有個屁用啊!有咱的作用大?」


  在場的人都是失笑了起來。

  蕭易也笑著搖搖頭,但最後沉吟片刻後,卻還是搖搖頭,說道:「黎院士,不好意思,這件事情,我現在應該無法答應下來。」

  黎江安面色未動,但是目光中還是露出了一絲失望和無奈。

  他嘆口氣,說道:「好吧,我也知道這個請求是有點為難蕭教授了。」

  畢竟蕭易也並不是研究他們核聚變的,拉著蕭易過來,如果真的建成了,名義上似乎是屬於科學島實驗室和他們等離子體所共同所有的,但實際上,也只有他們等離子體所有這方面的人才。

  就算是蕭易本身也沒有研究過核聚變,又或者是核物理方面的研究。

  更何況,他才剛剛想著要擴建科學島實驗室,也是要錢的,如果現在又因為等離子體所的事情去要錢,雖然他現在是個重要的人才,但顯然上面也不會任由他要錢,這可不是幾百萬幾千萬的事情,而是幾個億的事情。

  不過,蕭易倒也並不是太過冷漠的人,終究人家也為他說過話。

  所以,接著他便說道:「不過,除了這件事情之外,其他的條件我倒是可以答應。」

  「比如到時候關於HTSC-1的份額,我可以幫你們多要一點。」

  「雖然暫時造不了新的可控核聚變設施,不過HTSC-1想必也能夠幫助你們進行一些模擬的實驗,到時候發幾篇頂刊應該是沒問題的。」

  聽到蕭易這麼說,黎江安他們的眼前稍稍一亮,隨後都是點了點頭。

  確實如此。

  即使是不能造出新的托卡馬克裝置,但是如果能夠擁有HTSC-1來幫助他們進行一些模擬實驗的話,到時候隨隨便便發上幾篇頂刊,十分容易。

  比如列舉一下HTSC-1的優秀性能對於實現核聚變的意義,隨隨便便就能夠發上幾篇nature、science這種級別的期刊,這種看起來很有噱頭的論文,就是nature、science他們最喜歡的論文。

  而且也不僅僅只是在核聚變上的意義,他們等離子體所,雖然主要是研究可控核聚變的,但是他們同樣也研究其他和等離子體有關的問題。

  在其他的這些問題中,或多或少地也都會涉及到和超導體有關的研究。

  利用HTSC-1這種性能優越的超導體,同樣能夠幫助他們研究出一些能夠發頂刊的成果。

  而其他的研究所實驗室什麼的之所以想要爭取HTSC-1的份額,也基本上都是因為這個原因。

  反正能出成果,能夠發論文,對於科研人員來說就是最大的好事情。

  而接著,蕭易又繼續說道:「另外,除了這件事情之外,如果你們有什麼需要幫助的理論方面的課題,我也可以試著研究研究,若是解決了,對於你們的研究來說,應該也會帶來不少的幫助吧。」

  聽到他的這句話,黎江安他們都不由面面相覷了片刻。

  蕭易的這話,可真是充滿了自信。

  他們沒有解決的問題,蕭易覺得自己能夠研究出來?

  這個時候,趙展游就說道:「我這裡正好有一個問題,從理論上來說的話,格林沃爾德極限是否已經無法再提升了?」

  「格林沃爾德極限?」

  蕭易思索了一下,說道:「你指的是托卡馬克裝置中的一個物理參數麼?」

  「是的。」趙展游道:「格林沃爾德極限定義了托卡馬克中等離子體的最大平均密度,如果在托卡馬克中超過這個上限,等離子體會變得不穩定,從而影響核聚變反應的維持和效率。」

  「本來,關于格林沃爾德極限,一直被認為是1988年由格林沃爾德分析出來的結果,不過2022年的時候,這個格林沃爾德極限又被向上提升了接近兩倍的程度。」

  「也就是說,在托卡馬克裝置中,我們在同樣安全的程度下,可以添加更多的燃料,從而以更高功率運行,並且產生更高的能量。」

  「那麼這個極限是否還能夠繼續往上提升呢?」

  聽到這個問題,蕭易來了興趣。

  嗯,經典的求極限問題。

  雖然放在可控核聚變上的時候,這個問題就頗有點困難了。

  「我知道了,這個問題我回去之後會進行研究的,如果有了結果,我會告訴你們。」


  「好。」趙展游點了點頭。

  ……

  接下來,蕭易又在他們這邊逛了逛,至於見證EAST點燃的這種事情,那就只能等之後有機會再來了。

  人家總不能因為他過來參觀,就把人造太陽搞出來嘛。

  更何況這玩意兒開一次機,之後的維護那可叫一個麻煩。

  除此之外,蕭易也還逛了逛他們的食堂,觀摩了一下他們這個食堂是怎麼個規格。

  他們科學島實驗室,現在可是急需一個食堂,不然的話,想要吃飯什麼的都要往外面跑,很是不方便。

  實驗室裡面也有不少人向他反映過這個問題了。

  一直到吃過了午飯之後,蕭易的這趟參觀也就到此為止。

  ……

  回到了科學島實驗室。

  蕭易在自己的辦公室中,打開了電腦,先是查看了一下關於電子-界面反應遷移模型的態密度,以及薛丁格方程精確解都計算進度到哪了,看了一眼。

  嗯……

  估摸著今天晚上就能夠計算出來了。

  隨後他不再多看,回想了一下趙展游給他說的那個問題。

  「格林沃爾德極限麼……怎麼不叫格林德沃。」

  心中一邊吐槽一句,他一邊開始搜集相關的資料。

  很快,他便找到了2022年那篇論文。

  「《基於邊緣湍流傳輸的托卡馬克密度極限標度及其對ITER的影響》……運用的是第一性原理方法,所以使用的也是計算方法得出的結果。」

  「唔……所以最終也就是一個比較複雜的優化問題了麼?」

  蕭易沉思了片刻。

  「等離子體湍流……論文中使用的是一種簡化的漂移-簡化Braginskii流體模型來描述托卡馬克邊緣等離子體的物理過程。」

  「雖然簡化的程度比較高,但就從結果來說,還是比較精準的。」

  「不過,如果能夠利用更優秀的流體模型進行推測呢?」

  蕭易微微搖頭,「真是沒想到,這個結果居然一直等到2022年才誕生,估計也實在是因為之前研究核聚變的人太少了吧。」

  就像是ITER,這個國際熱核聚變實驗堆計劃組織,從1985年就開始有了提議,結果一直到2001年才算是完成了最終設計,之後又一直到2007年才正式開始了建設。

  隨後他也不再多想,開始搜集各種資料,既然是要解決問題,總要先從了解這個問題開始才行。

  就這樣,時間悄然過去。

  ……

  三天之後,隨著電子-界面反應遷移模型的相關計算正式完成,蕭易也將這些計算結果融合進了這個模型之中,至此,這個用來描述界面反應過程中電子遷移行為的模型,總算是徹底完善了。

  「搞定了。」

  看著電腦上的這個模型,蕭易嘴角一翹。

  「接下來要做的就是,驗證其準確性了。」

  他當即便叫來了課題組的四個人,臨時開了個組會。

  「這幾天,我們的目的是為了驗證這個模型。」

  站在小會議室的最前面,蕭易打開了PPT,將電子-界面反應遷移模型展示了出來。

  劉曉東四個人一臉懵逼。

  模型?

  什麼模型?

  蕭教授這幾天忙的事情,就是這個模型?

  「我將其命名為電子-界面反應遷移模型,簡寫為EIRM。」

  「其主要運用的是反應-擴散方程,並且通過將其優化,融合了薛丁格方程、界面態密度,以期來描述界面反應過程中電子遷移行為。」

  「如果其能夠實現精確的描述,也就能夠在一定的程度上幫助我們對鋰磷硫氯的優化。」

  聽到蕭易的介紹,四個人頓時都瞪大了眼睛。

  什麼?!

  描述電子遷移行為?而且還是專門針對界面上發生的過程?

  天,他們的蕭教授,這可真是不出手則已,一出手就嚇死個人。


  「好了,接下來我先把這個模型發給你們,你們了解一下,有什麼問題就問我,之後就開始進行實驗驗證。」

  隨後,蕭易就把模型發給了他們。

  四個人立馬都無比好奇地看了起來。

  而越看,他們就越是激動。

  「妙啊!」

  「竟然能夠求出電子在界面處薛丁格方程的解,這個電子波函數……也太精細了吧!」

  「界面處的態密度是影響電子遷移的關鍵因素,這個模型把界面處電子能級的離散化效應也給恰當的容納進去了。」

  「還有……」

  四個人驚嘆個不停。

  而且他們能夠看出來的,也並不足夠深刻,這個模型所涉及到的,更是遠比他們想像的要深。

  但不管如何,他們都得出了一個結論。

  那就是——能行!

  「教授,我們看完了。」

  「沒有問題了嗎?」

  「沒有了。」

  蕭易點頭:「行,那就這樣,現在去實驗室,進行驗證實驗。」

  「是!」

  就這樣,他們來到了各個實驗室,開始驗證。

  利用掃描隧道顯微鏡和原子力顯微鏡等先進技術,直接觀測電子在界面上的遷移路徑,並與理論模型進行對比,而初次之外,還有電子遷移速率、態密度等各種驗證手段。

  大概幾天之後。

  隨著所有的實驗室完成。

  看著最終報告上給出的結果,劉曉東他們都驚呆了。

  「模型與實驗誤差,最高也就只有不到15%的差距,平均誤差更是只有5%……」

  「額滴神啊!」

  他們感覺仿佛看到了計算材料的神。

  (本章完)

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