Глава 236. Изумление академика Пэн Хунси •
Первичные испытания первой партии материала "кристаллический эрбий-цирконат" заняли около недели, и результаты оказались весьма воодушевляющими.
Как с точки зрения коэффициента экранирования различных видов излучения, так и с точки зрения скорости разрушения границ зерен и скорости перестройки границ зерен, характеристики этого нового материала были превосходными.
По сравнению с керамикой для хранения ядерных отходов, которая ранее использовалась в Китае, характеристики защитного материала "кристаллический эрбий-цирконат" в целом улучшились более чем на 50%.
Увеличение срока службы было еще более поразительным.
Современная керамика для хранения ядерных отходов или другие материалы, даже без помех от внешней среды, при контакте с ядерными отходами с сильным ядерным излучением, имеют срок службы в основном в несколько сотен или тысяч лет.
По истечении этого времени из-за воздействия ядерного излучения в контейнере для хранения могут возникнуть повреждения, трещины и другие проблемы.
Но срок службы нового материала "кристаллический эрбий-цирконат", по данным, полученным после предварительных испытаний, по консервативным оценкам, составляет более десяти тысяч лет.
Этот результат даже встревожил "консультанта" Института ядерной энергии, академика Пэн Хунси, который, услышав эту новость, лично приехал из Пекина на скоростном поезде.
Увидев Пэн Хунси, Сюй Чуань понял, что важность этого нового материала ядерной защиты, который он создал, похоже, намного превзошла его собственные первоначальные оценки.
Раньше его внимание было сосредоточено на последующих основных технологиях, и он не придавал большого значения материалу "кристаллический эрбий-цирконат".
В конце концов, защитные материалы серии твердой керамики не очень широко используются, они могут изолировать излучение, но требуют определенной толщины, что ограничивает некоторые области применения.
Помимо ограниченного использования в ядерных инженерных сооружениях и хранении ядерных отходов, в других областях его применение практически невозможно.
Среди защитных материалов немало тех, которые могут достичь такого же эффекта экранирования, как и материал "кристаллический эрбий-цирконат", но с меньшим сроком службы.
Тысячелетний срок службы и десятитысячелетний срок службы для людей на самом деле не имеют большой разницы.
Кроме того, в будущем ядерные отходы уже успешно превращаются из отходов в ценный ресурс, и в них больше нет необходимости длительного хранения, поэтому материалы, предназначенные для хранения ядерных отходов, в его глазах не так важны.
Но он забыл, что сейчас только 2018 год, и в эту эпоху ядерные отходы являются загрязняющим веществом, вызывающим головную боль у всех стран.
Их хранение и переработка - сложнейшая задача.
В "Шанхайском институте ядерной физики Академии наук" Пэн Хунси лично провел радиационные испытания образца материала "кристаллический эрбий-цирконат".
Получив результаты испытаний, пожилой ученый посмотрел на молодого человека перед собой и воскликнул: "Потрясающе, это и есть та теория атомной циркуляции, о которой ты упоминал ранее?"
Если он не ошибался, с момента сбора исследовательской группы до настоящего времени прошло менее трех месяцев.
Разработать новый материал, превосходящий по своим характеристикам традиционные защитные материалы, всего за два с лишним месяца - это просто невероятно.
Еще больше его удивило то, что ранее Сюй Чуань никогда не проводил никаких экспериментов с подобными материалами.
Эта теория "атомной циркуляции" была задумана и сформирована им в его сознании.
Это самое страшное.
Эксперименты с материалами всегда были одними из самых изменчивых экспериментов.
Бесконечное количество соотношений, и малейшее отклонение может привести к совершенно иному результату.
Иногда, даже если соотношение отличается всего на 0,01, новый материал может оказаться бесполезным.
Разработка нового материала - дело непростое.
Какие из нынешних крупных производителей материалов не имеют за плечами десятилетий накопленного опыта? В чьих базах данных не хранятся огромные объемы данных о материалах?
Создать новый радиационно-стойкий материал, просто основываясь на умозрительных заключениях, сделанных в голове.
Это просто разрушило все его прежние представления об исследованиях материалов.
Пэн Хунси даже не удержался от желания вскрыть череп Сюй Чуаня и посмотреть, нет ли там суперквантового компьютера.
Он сделал то, что было не под силу человеку.
Возможно, в этом была доля везения, но разработка материалов - это всегда вопрос везения.
Если повезет, то все можно решить с помощью одного-единственного соотношения.
Если не повезет, то можно провести тысячи экспериментов и не найти правильный путь синтеза.
Напротив, услышав похвалу Пэн Хунси, Сюй Чуань улыбнулся и сказал: "Это всего лишь базовое применение теории атомной циркуляции, у нее все еще есть большие недостатки.
"Например, после окончательного затвердевания материал становится твердым, а твердые материалы не могут удовлетворить многие потребности ядерной защиты. Кроме того, коэффициент экранирования нейтронного и гамма-излучения невысок".
Пэн Хунси покачал головой и сказал: "У тебя слишком высокие требования. Проникающая способность нейтронного и гамма-излучения является самой сильной среди всех видов излучения, и это самая большая проблема в радиационной защите во всем мире".
"Этот новый материал уже очень хорош. Если использовать его для обычного хранения ядерных отходов, то, судя по текущим результатам испытаний, он вполне достаточен. Атомная циркуляция - перестройка границ зерен, позволяет ему сохранять ядерные отходы в течение десятков тысяч лет".
Сюй Чуань улыбнулся и сказал: "Пойдем, я покажу тебе мое последнее исследование - бессвинцовый нанокомпозитный реконструированный защитный материал. На мой взгляд, он превосходит материал 'кристаллический эрбий-цирконат' и предназначен для изготовления защитной одежды".
Услышав это, Пэн Хунси удивился и спросил с некоторым недоумением: "Защитная одежда? Бессвинцовая?"
Сюй Чуань кивнул и сказал: "Да, бессвинцовая, теория атомной циркуляции не полагается на высокую плотность свинца для экранирования".
Пэн Хунси с интересом спросил: "Есть готовые изделия?"
Костюмы радиационной защиты являются незаменимым оборудованием для ядерно-биохимического спасения. Они используются при ликвидации последствий и спасательных работах в условиях радиационной опасности, загрязнения ядерными аэрозолями, загрязнения окружающей среды биологическими и химическими веществами.
Обычно в сознании людей материалы радиационной защиты часто ассоциируются с тяжелым свинцом.
Например, защитные двери, используемые в рентгеновских кабинетах больниц, изготавливаются из свинцовых материалов.
Или, если говорить о современных материалах ядерной защиты, то, если речь идет о защитной одежде, которую носят исследователи или работники, можно сказать, что она в основном содержит свинец.
Свинец может блокировать большую часть излучения, и его превосходные экранирующие свойства не вызывают сомнений.
Но на самом деле недостатки тоже очевидны: во-первых, это вес, свинец имеет очень высокую плотность, и защитная одежда с примесью свинца, безусловно, довольно тяжелая.
В конце концов, она используется для защиты от ядерного излучения, и слишком малое количество свинца не окажет большого защитного эффекта.
Но если свинца много, то вес неизбежен.
Защитный костюм, например, военный противорадиационный костюм, весит более пятнадцати-шестнадцати килограммов.
Во-вторых, свинец токсичен, биологическая токсичность свинца неблагоприятна для окружающей среды.
Особенно в условиях высокой концентрации ядерного излучения срок службы свинцового защитного костюма невелик, а после загрязнения его нельзя использовать повторно, и его приходится утилизировать.
Поэтому сфера применения свинцовых защитных костюмов сильно ограничена.
Но на данный момент, кроме свинцовых защитных костюмов, нет никаких других хороших защитных костюмов.
Бессвинцовый костюм ядерной защиты вызвал у него большой интерес.
Взяв с собой Пэн Хунси, Сюй Чуань направился в свою лабораторию, по пути отвечая: "Полного защитного костюма пока нет, новейшее готовое изделие было изготовлено только вчера, пока есть только не очень большой кусок ткани, который еще не прошел испытания, конкретные результаты будут через некоторое время".
"Какие материалы использовались? Каков размер, толщина и вес?" - быстро спросил Пэн Хунси.
Сюй Чуань: "Размер примерно пятьдесят на пятьдесят сантиметров, толщина - один и три сантиметра, вес - одна тысяча сто семьдесят три грамма".
Пэн Хунси подсчитал и сказал: "Ноль целых две десятых квадратных метра, чуть больше двух цзиней, если исходить из того, что на один защитный костюм используется пять чи ткани, а также учитывать шлем, перчатки и некоторые другие предметы, то общий вес составит примерно от восьми до десяти цзиней".
"По сравнению с предыдущими свинцовыми защитными костюмами, которые весили более тридцати цзиней, твой легче в несколько раз. Если эффект экранирования излучения сможет достичь стандарта свинцовых защитных костюмов, это будет потрясающе".
Сюй Чуань улыбнулся и сказал: "Узнаем, когда пройдем испытания".
Что касается этого нового типа бессвинцового нанокомпозитного реконструированного материала ядерной защиты, то он очень хорошо знает его конкретные защитные характеристики, которые, безусловно, лучше, чем у защитной одежды с примесью свинца, иначе как бы он смог использовать эту технологию в своей прошлой жизни для решения проблемы ядерных отходов.
Технология преобразования энергии β-излучения ядерной энергии в электрическую энергию - это технология, получившая Нобелевскую премию.
Результат уровня Нобелевской премии, причем самой важной премии по естественным наукам - премии по физике, его ценность и значимость, естественно, поразительны.
Взяв с собой Пэн Хунси, они вместе пришли в лабораторию.
Сюй Чуань открыл ящик для хранения материалов, достал из него сложенный кусок ткани и передал его пожилому человеку, следовавшему за ним.
Пэн Хунси взял материал, и его поразило ощущение мягкости и гладкости этого материала.
"Невероятно, такая мягкость и гладкость, если бы ты не сказал, я бы подумал, что это ткань для изготовления одежды, такая мягкая".
Пэн Хунси, поглаживая защитный материал в руке, не мог сдержать удивления.
Нужно знать, что материалы ядерной защиты обычно содержат различные материалы, такие как свинец, серебро, бор и т.д., ведь только эти материалы могут поглощать или экранировать излучение.
Но соответственно, свойства этих материалов также приводят к тому, что костюмы ядерной защиты становятся громоздкими, грубыми и т.д.
Это неизбежно.
Но этот защитный материал полностью перевернул его прежние представления.
Если отбросить толщину, он похож на кусок ткани, его даже можно сложить, как одежду, просто невероятно.
Сюй Чуань улыбнулся и сказал: "Вы слишком преувеличиваете, по сравнению с традиционными материалами ядерной защиты, он действительно намного мягче, но говорить, что он такой же, как ткань, нельзя".
Пэн Хунси, качая головой, с восхищением сказал: "Это революционный результат, как ты это сделал? Каково его сырье?"
"В качестве сырья используются оксид гадолиния, карбид бора, полиэтилен высокой плотности, фторцирконатная соль, с использованием высокого теплопоглощения и высокого сечения поглощения нейтронов оксида гадолиния, в сочетании с принципом экранирования бором и цирконием различного излучения".
"Использование связующего агента для модификации поверхности оксида гадолиния улучшает его межфазную совместимость и дисперсность внутри матрицы, так что частицы излучения более полно взаимодействуют с функциональными компонентами внутри материала и, таким образом, быстро затухают".
"Теоретически, он обладает способностью экранировать большинство лучей и имеет хорошие характеристики экранирования нейтронного излучения и гамма-излучения".
Что касается принципа и процесса изготовления этого нового защитного материала, Сюй Чуань ничего не скрывал.
Этому пожилому человеку можно полностью доверять.
Выслушав объяснения Сюй Чуаня, слегка затуманенные глаза Пэн Хунси задвигались, и после некоторого размышления он сказал: "Действительно гениальная идея".
"Использование системы гадолиний-водород-бор для замедления и поглощения нейтронов, использование характеристик взаимодействия легких и тяжелых ядер с нейтронами, а также характеристик высокого сечения поглощения тепловых нейтронов гадолинием и бором, позволяет высокоэнергетическим падающим нейтронам испытывать неупругие столкновения с гадолинием и упругие столкновения с водородом, углеродом и кислородом, пока они не станут тепловыми нейтронами, и, наконец, поглощаются гадолинием и бором".
"А технология атомной циркуляции может использовать энергию излучения для восстановления в определенной степени поврежденных частиц, образующихся после столкновения, что позволяет использовать их повторно, что значительно увеличивает срок их службы и защитные характеристики".
"Эта идея просто идеальна".
Сюй Чуань с улыбкой кивнул, эта идея является не только ядром материала ядерной защиты.
Это также ядро технологии преобразования энергии β-излучения ядерной энергии в электрическую энергию.
Специальные полупроводниковые материалы, изготовленные с использованием этой технологии, могут собирать рассеянное излучение ядерных отходов и преобразовывать его в электричество, превращая отходы в сокровища.
"Кстати, я слышал, что ты в последнее время занимаешься исследованием литиевых батарей?"
Пощупав новый защитный материал в руке, Пэн Хунси торжественно вернул его Сюй Чуаню и с любопытством спросил.
Сюй Чуань кивнул и улыбнулся: "Это так, баловство".
Тот факт, что он приобрел Научно-исследовательский институт материалов Чуаньхай, не был секретом, и было вполне естественно, что Пэн Хунси знал об этом.
"Что именно ты исследуешь?" - спросил Пэн Хунси.
Помолчав, он добавил: "Не пойми меня неправильно, я не пытаюсь выведать твои секреты, если тебе неудобно говорить, то ничего страшного".
Сюй Чуань махнул рукой и улыбнулся: "Какие тут секреты, в основном электролит и искусственная SEI-пленка".
"Электролит и искусственная SEI-пленка, ты нацелился на проблему литиевых дендритов. Ты распыляешься на два фронта, хватает ли тебе сил?"
Пэн Хунси пробормотал что-то и посмотрел на Сюй Чуаня, у этого молодого человека действительно большие амбиции.
Проблема литиевых дендритов преследует промышленность уже несколько десятилетий.
Бесчисленные исследовательские институты, лаборатории и университеты по всему миру изучают эту проблему, но до сих пор нет большого прогресса.
Неужели математика действительно обладает такой магической силой?
Сначала расчет материала для защиты от ядерного излучения, а затем проблема литиевых дендритов.
Хотя он не был уверен, что проблема литиевых дендритов может быть решена, но, увидев сегодня некоторые результаты в этой лаборатории ядерной энергии, он обрел необъяснимую уверенность в этом молодом человеке.
Как будто в тех областях, за которые он берется, проблемы перестают быть проблемами.
Сюй Чуань улыбнулся и сказал: "На самом деле там все в порядке, я попросил у своего научного руководителя человека, мой старший брат отвечает за управление исследовательским институтом".
"Я всего лишь предоставил некоторые теоретические методы".
"Как хорошо быть молодым! Полон энергии".
Пэн Хунси больше не стал расспрашивать, а лишь вздохнул.
Сюй Чуань улыбнулся: "Академик Пэн, вы тоже еще молоды".
Пэн Хунси с улыбкой покачал головой и заботливо сказал: "Если возникнут какие-то проблемы, можешь обратиться ко мне, не держи все в себе".
"Я слышал, что ты недавно провел в лаборатории несколько дней подряд и даже пропустил звонок из Нобелевского комитета".
"Ты еще молод, нужно беречь здоровье, не нужно так надрываться, впереди еще долгий путь".