第235章 第一個(gè)階段性成果

相比較其他人的忐忑不安，徐川基本沒(méi)有什么緊張的情緒。

他有的只是期待，期待以‘原子循環(huán)’理論為核心，利用特殊納米技術(shù)制出來(lái)的‘晶態(tài)鉺鋯酸鹽’對(duì)抗材料能做到一個(gè)怎樣的地步。

對(duì)于‘晶態(tài)鉺鋯酸鹽’的抗輻射效果，他其實(shí)很清楚。不過(guò)他清楚的是上輩子的。

而在此前的復(fù)刻實(shí)驗(yàn)中，他利用數(shù)學(xué)方法重新計(jì)算和調(diào)整過(guò)這項(xiàng)技術(shù)中的一些東西，對(duì)這項(xiàng)材料做了一定程度的優(yōu)化。

理論上來(lái)說(shuō)，優(yōu)化后的‘晶態(tài)鉺鋯酸鹽’抗輻射性或輻射穩(wěn)定性是要更好的。

只不過(guò)相比較以前的‘晶態(tài)鉺鋯酸鹽’材料，能提升多少，他就不清楚了。

抗輻射性或稱輻射穩(wěn)定性是表示物質(zhì)接受一定劑量輻照后仍能保持其固有物理、化學(xué)性能的能力。

材料的抗輻射性與其分子結(jié)構(gòu)、相對(duì)分子質(zhì)量及聚集狀態(tài)有關(guān)。

比如具有三級(jí)碳原子的等規(guī)聚丙烯接受1.2×10Gy輻射能就發(fā)生可察覺(jué)的變化，8×10Gy則發(fā)生嚴(yán)重變化，比如變脆，用手一掰就斷之類的。

而帶芳香環(huán)的聚苯乙烯要發(fā)生上述類似的變化所需劑量分別為8×10Gy和3×10Gy。

像核電工程中專用的抗輻射橡膠，其抗輻射性則更高一些。

至于鉛金屬、抗輻射鋼板材料等東西，則幾乎達(dá)到了目前材料界抗輻射性能的巔峰。

而‘晶態(tài)鉺鋯酸鹽’的抗輻射性能，按照上輩子研發(fā)出來(lái)的材料來(lái)看，嚴(yán)格來(lái)說(shuō)它是比不上鉛金屬這種超高密度的材料的。

兩者相差了一點(diǎn)，它處于一個(gè)臨界節(jié)點(diǎn)。

但相比較鉛金屬，它有自己獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)。

一是重量，它比鉛更輕。

同等體積下，‘晶態(tài)鉺鋯酸鹽’制成的防護(hù)材料重量只有鉛的五分之一左右。

二是持久性。

因?yàn)樵友h(huán)，在相同的輻射強(qiáng)度下，晶態(tài)鉺鋯酸鹽制成的防護(hù)材料絕對(duì)比摻雜了鉛金屬的防護(hù)材料能支撐更久的時(shí)間。

利用輻射能完成晶界的自我修復(fù)，這能促使晶態(tài)鉺鋯酸鹽保持長(zhǎng)時(shí)間的原子循環(huán)。

而鉛金屬盡管能依靠自身的密度來(lái)對(duì)抗核輻射，但一旦內(nèi)部鉛晶界被破壞，那就會(huì)引起連鎖反應(yīng)，造成晶界崩塌。

輻照對(duì)抗測(cè)試需要的時(shí)間可以說(shuō)很長(zhǎng)，也可以說(shuō)很短。

長(zhǎng)時(shí)間的對(duì)抗測(cè)試需要至少十天或者十五天以上的時(shí)間來(lái)完成輻射曲線，及材料變化曲線的繪制，從而才能相對(duì)精準(zhǔn)的判斷出這種對(duì)抗材料的極限。

而輻射強(qiáng)度對(duì)抗測(cè)試則不需要。

通過(guò)儀器設(shè)備，制造出不同強(qiáng)度的強(qiáng)輻射源，逐漸提升輻射能的強(qiáng)度，來(lái)判斷這種材料的極限在哪里。

這種測(cè)試，一個(gè)上午的時(shí)間就足夠完成了。

對(duì)于徐川而言，他自己制造出來(lái)的材料很清楚的知道他的極限。

輻射強(qiáng)度的對(duì)抗測(cè)試，他直接從2 Gy·h-1的強(qiáng)度開(kāi)始的，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，是高放核廢料的底線。

低于這個(gè)數(shù)字，核廢料會(huì)被劃分到中放核廢料等級(jí)中去，高于這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，則是最難處理的高放核廢料。

數(shù)值越大，輻射強(qiáng)度越高。

如果連這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)都扛不住，又怎么能用于核廢料的處理。

當(dāng)然，輻射強(qiáng)度的對(duì)抗測(cè)試并不是單純的從輻射強(qiáng)度指標(biāo)判斷的。

此外還有材料的厚度，對(duì)抗時(shí)間等各方面。

畢竟任何一種材料，乃至水或者空氣都有一定的抗輻射性能。

普通的混凝水泥，如果厚度能達(dá)到一點(diǎn)五米以上，也能隔絕掉絕大部分的核輻射了。

切諾利貝爾核電站大爆炸過(guò)后，當(dāng)時(shí)的紅蘇就是用厚密混凝土水泥在四號(hào)反應(yīng)堆外面修建水泥石棺來(lái)當(dāng)做隔離保護(hù)罩的。

但缺點(diǎn)也巨大，在核廢料的強(qiáng)烈輻照下，普通的混凝土水泥哪怕厚度能達(dá)到兩三米，也只不過(guò)擁有二三十年的壽命。

如今的切諾利貝爾外的封印石棺，其實(shí)是在2011年重新修建的。

此前紅蘇修建起來(lái)的石棺，經(jīng)歷了二十年的時(shí)間，早已經(jīng)被里面近兩百噸的高強(qiáng)度核廢料腐蝕的千瘡百孔了。

所以拋開(kāi)材料厚度、對(duì)抗時(shí)間這些東西來(lái)說(shuō)對(duì)抗性能是一件很不靠譜的事情。

這就像是拋開(kāi)劑量說(shuō)毒性一樣。

比如香蕉里面含有“鉀-40”這種放射性元素，能釋放出電離輻射，但差不多要五千萬(wàn)根香蕉，才能湊齊殺死一個(gè)人的輻射量。

而在此之前，你大概早就被撐死了，亦或者說(shuō)死于鉀失衡。

不過(guò)在這個(gè)基礎(chǔ)上，材料厚度越薄，對(duì)抗的輻射強(qiáng)度越高，就越能說(shuō)明這種材料的性能。

對(duì)于‘晶態(tài)鉺鋯酸鹽’制成的防護(hù)材料，徐川的要求是在兩厘米的厚度內(nèi)，擁有對(duì)抗高放核廢料的性能。

達(dá)到這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，它才能被廣泛的應(yīng)用在各種核工程、航天工程里面去，才擁有對(duì)應(yīng)的價(jià)值。

在韓錦的主持下，第一輪以2 Gy·h-1的強(qiáng)度的輻射強(qiáng)度對(duì)抗測(cè)試花費(fèi)了近一個(gè)小時(shí)的時(shí)間，總共做了五組對(duì)抗。

對(duì)抗數(shù)據(jù)在徐川手中翻看著，上面的對(duì)抗結(jié)構(gòu)讓他嘴角帶上了一絲笑容。

從目前的檢查結(jié)構(gòu)來(lái)看，輻射強(qiáng)度對(duì)抗測(cè)試讓人相當(dāng)滿意。

不同形狀與不同厚度的‘晶態(tài)鉺鋯酸鹽’防護(hù)材料，在面對(duì)相同強(qiáng)度的模擬核輻照時(shí)，均表現(xiàn)出了高強(qiáng)度的穩(wěn)定性及對(duì)α射線、β射線、γ射線、X射線、中子輻射的屏蔽率。

在不同輻照環(huán)境下，‘晶態(tài)鉺鋯酸鹽’防護(hù)材料在厚度為一厘米時(shí)對(duì)α射線和β射線的屏蔽率達(dá)到了100%。

而γ射線、X射線的平均屏蔽率達(dá)到了90.4%；中子輻射的頻率達(dá)到了84.5%；伽馬屏蔽率達(dá)到了60.3%。

這種屏蔽率，如果換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，足以體現(xiàn)出它的屏蔽性能了。

而更關(guān)鍵的，在于它的晶界損失率。

在長(zhǎng)達(dá)三十分鐘的輻射強(qiáng)度對(duì)抗測(cè)試中，哪怕是一厘米厚的防護(hù)材料，在面對(duì)超過(guò)三十分鐘的2 Gy·h-1的強(qiáng)度的輻射時(shí)，內(nèi)部的晶界依然沒(méi)有遭受到太大破壞。

如果將一塊材料的晶界完整度比作100，在第一輪的測(cè)試結(jié)束后，第一批的‘晶態(tài)鉺鋯酸鹽’防護(hù)材料，五組實(shí)驗(yàn)的晶界完整度均只下降了0.00032、0.00019、0.00028、0.00018

平均晶界破損率，保持在萬(wàn)分之二左右，相對(duì)比上輩子在米國(guó)那邊制造出來(lái)的防護(hù)材料，晶界破損率降低萬(wàn)分之零點(diǎn)五左右。

提升不算很大，但一些不算復(fù)雜的修改，換來(lái)一定程度的性能提升，是很棒的一件事。

事實(shí)上，萬(wàn)分之二的晶界損失完整度這個(gè)數(shù)值，已經(jīng)相當(dāng)?shù)土恕?

要知道，它面對(duì)的可是高放核廢料級(jí)別的電離輻射照射。

如果一個(gè)人，被這種強(qiáng)度的模擬輻射照射到了，不超過(guò)一個(gè)小時(shí)，就會(huì)七竅流血而亡，可見(jiàn)這種強(qiáng)度核輻射恐怖之處。

但‘晶態(tài)鉺鋯酸鹽’防護(hù)材料在面對(duì)這種強(qiáng)度的模擬核輻射照射時(shí)，晶界破損只有萬(wàn)分之二。

盡管隨著時(shí)間的推移，這個(gè)數(shù)字會(huì)不斷加大，但‘晶態(tài)鉺鋯酸鹽’防護(hù)材料的自我修復(fù)性，會(huì)最終讓其維持在一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡。

“不可思議，面對(duì)2 Gy·h-1的強(qiáng)度模擬核輻射半小時(shí)，晶態(tài)鉺鋯酸鹽材料的晶界被破壞程度居然不到萬(wàn)分之二。這個(gè)數(shù)字，已經(jīng)遠(yuǎn)低于用于保存核廢料的陶瓷材料了。”

實(shí)驗(yàn)室中，席學(xué)博拿著手中的對(duì)抗結(jié)果瞪大了眼睛。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果上記錄的數(shù)據(jù)，表現(xiàn)出來(lái)的性能，讓他不敢置信。

輻射屏蔽率就不說(shuō)了，盡管表現(xiàn)很優(yōu)異，但離鉛金屬等頂級(jí)材料還是有一些區(qū)別的。

重要的是晶界破損率，這是對(duì)抗材料在面對(duì)高強(qiáng)度核輻射時(shí)，能維持自身穩(wěn)定性多久時(shí)間的關(guān)鍵。

核輻射攜帶的強(qiáng)電離性質(zhì)，能將接觸它的材料全都電離，這會(huì)導(dǎo)致材料本身出現(xiàn)各種問(wèn)題。

如果自身的穩(wěn)定性不夠強(qiáng)，即便是這種材料的輻射屏蔽率很優(yōu)秀，也無(wú)法應(yīng)用到工業(yè)上。

而按照測(cè)試結(jié)果上面的數(shù)據(jù)計(jì)算，晶態(tài)鉺鋯酸鹽材料能對(duì)抗2 Gy·h-1的強(qiáng)度模擬核輻射照射超過(guò)一百天的時(shí)間。

這簡(jiǎn)直刷新了他對(duì)于對(duì)抗材料的認(rèn)知。

別看一百天的時(shí)間很短，但也要看面對(duì)的是怎樣的輻射強(qiáng)度。

作為核能方面的研究人員，對(duì)于核輻射防護(hù)材料他有著很清晰的認(rèn)知。

無(wú)論是鉛金屬制造而成的屏蔽材料，還是核輻射防護(hù)水泥，亦或者橡膠，在面對(duì)高放核廢料的時(shí)候，都會(huì)表現(xiàn)出不同的損傷。

按照他心中的計(jì)算，半厘米厚度的鉛板，面對(duì)2Gy·h-1的強(qiáng)度模擬核輻射時(shí)，晶界損失率差不多在萬(wàn)分之一左右。

也就是說(shuō)大約兩百天左右的時(shí)間后，鉛板就會(huì)失去防護(hù)效果。

考慮到鉛板越薄，防護(hù)屏蔽效果越弱，防護(hù)時(shí)間還要進(jìn)一步的縮短。

而這種晶態(tài)鉺鋯酸鹽材料不會(huì)，盡管從目前的數(shù)據(jù)來(lái)看，它只能維持一百天的時(shí)間。但最關(guān)鍵的原子循環(huán)理論會(huì)讓晶界重構(gòu)，一百天，遠(yuǎn)不是它的極限。

換種說(shuō)法，如果晶界重構(gòu)的速度能跟得上破壞的速度，那么它就能永遠(yuǎn)的維持下去，一直封存核廢料。

當(dāng)然，這只是理論上的。

實(shí)際上因?yàn)楦鞣N外界環(huán)境干擾，晶界重構(gòu)不可能無(wú)限循環(huán)，但就目前它體現(xiàn)出來(lái)的價(jià)值，已經(jīng)遠(yuǎn)超過(guò)傳統(tǒng)的核輻射防護(hù)材料了。

看著站在一旁淡然無(wú)比的徐川，席學(xué)博眼神中滿是崇拜。

這就是諾貝爾獎(jiǎng)得主的實(shí)力嗎？哪怕越界到材料行業(yè)來(lái)，也能輕易的打破邊界。

如果是他親手研發(fā)出了這種材料，估計(jì)早就興奮的蹦起來(lái)了，但徐川卻依舊淡定，仿佛這只是一件微不足道的小事。

拿到第一輪的輻射強(qiáng)度對(duì)抗測(cè)試結(jié)果，徐川捏著手中的結(jié)果，臉上帶著笑容。

如他預(yù)料的一樣，經(jīng)過(guò)修改優(yōu)化后的‘晶態(tài)鉺鋯酸鹽’材料，在抗輻射性或輻射穩(wěn)定性上，表現(xiàn)出了更強(qiáng)的性能。

第一輪測(cè)試萬(wàn)分之二的晶界損失率就是最好的證明了。

核輻射這種鋒利的離子手術(shù)刀，迎來(lái)了能克制它的盾牌。

用優(yōu)化后的‘晶態(tài)鉺鋯酸鹽’材料來(lái)制造存儲(chǔ)容器，如果沒(méi)有其他的干擾，核廢料能得到至少十萬(wàn)年的保存時(shí)間。

等到這個(gè)時(shí)間過(guò)去，核廢料也將不再具備強(qiáng)烈的污染性。

畢竟原子衰變釋放危害輻射也是有時(shí)間的。

盡管有一部分的核廢料二十萬(wàn)年或三十萬(wàn)年，亦或者更長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)徹底完成衰變，但核電站中的乏燃料棒，大部分只需要幾千年的時(shí)間就夠了。

或者說(shuō)，幾千年的時(shí)間，能將它的危害降低到極小地步。

如果說(shuō)，這次的項(xiàng)目?jī)H僅是研發(fā)一種新型核廢料保存材料的話，走到這一步，可以說(shuō)已經(jīng)算是成功了。

后續(xù)只要優(yōu)化后的‘晶態(tài)鉺鋯酸鹽’材料通過(guò)了其他的測(cè)試，那么它就能被應(yīng)用到核廢料的保存上。

不過(guò)徐川的目的可不是研發(fā)一種新型核廢料保存材料。而是將核廢料重新利用起來(lái)，讓它從極難處理的污染物變成新的能源！

對(duì)于這個(gè)目標(biāo)來(lái)說(shuō)，‘晶態(tài)鉺鋯酸鹽’材料的成功研發(fā)，僅僅是第一步而已。

將‘晶態(tài)鉺鋯酸鹽’材料的后續(xù)測(cè)試交給韓錦去處理后，徐川則帶著三名科研人員回到了自己的實(shí)驗(yàn)室。

對(duì)于其他人而言，‘晶態(tài)鉺鋯酸鹽’材料的成功研發(fā)是一個(gè)巨大的喜訊，但對(duì)他來(lái)說(shuō)這僅僅是第一步罷了。

后續(xù)還有很多的難關(guān)在等著他。

“席學(xué)博，你的工作是將釓材料在純氧環(huán)境中進(jìn)行氧化處理，完成后研磨成直徑十納米級(jí)以下的粉末。”

“盧順，你的工作是將碳化硼材料進(jìn)行提純處理，純度要求達(dá)到99.99以上”

“周銖，伱的工作是.”

實(shí)驗(yàn)室中，徐川將一項(xiàng)項(xiàng)的前期準(zhǔn)備工作分配了下去。

‘晶態(tài)鉺鋯酸鹽’材料的成功，證明了在面對(duì)高強(qiáng)度核輻射時(shí)，原子循環(huán)技術(shù)是可行的，接下來(lái)的工作，自然是順著這條思路研發(fā)出一種可用于核廢料實(shí)驗(yàn)工作的強(qiáng)防護(hù)衣。

(本章完)