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第311章 材料的“叹息之墙”(1 / 1)

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“我知道。”

温卿坦承。

“这条路布满荆棘,甚至可能走进死胡同。

但我想提醒大家的是,我们中心的使命是‘前瞻’,是探索‘颠覆性’可能。

如果我们只做别人做过、或者一眼能看到清晰路径的研究,那我们的价值何在?”

她目光扫过众人:

“热管、气冷、热电转换,这些路径我们继续推进,这是我们的基础。

但与此同时,我建议成立一个新的探索小组,就沿着‘液态金属冷却非能动安全空间堆’这个思路,做一些最基础的原理性探索和概念设计。

不追求短期出成果,而是去刺探这片未知领域的边界,看看里面到底有没有‘宝藏’。

哪怕最终证明此路不通,我们也能获得宝贵的一手认知,排除一个错误选项,同样是贡献。”

胡院士通过视频连线参加了会议,此时开口道:

“我赞同温卿同志的思路。科研探索,既要脚踏实地,也要敢于仰望星空,甚至敢于跳起来去够那些看似遥不可及的星星。

这个新方向,可以作为中心的‘战略探索项目’,给予一定的自主探索空间。

但必须控制风险,以小步快跑、快速迭代的概念设计和关键问题辨识为主。”

新的探索小组很快成立,由温卿亲自牵头,抽调了几位在反应堆物理、液态金属工艺。

电磁流体力学和系统可靠性方面有强烈兴趣和一定基础的年轻骨干。

他们从零开始,搭建最简化的数学模型,查阅一切能找到的关于lbe物性、电磁泵、非能动安全设计的零星文献。

然而,真正的难点很快浮现:

如何在极度紧凑的体积约束下,实现堆芯的高功率密度与均匀释热,同时确保在各种工况下都有足够强的负反应性反馈和有效的热量输运?

传统的堆芯物理计算和热工水力设计方法,在如此多目标、强耦合、且缺乏经验的条件下,优化起来异常困难,设计空间仿佛一团迷雾。

在一次小组内部讨论中,面对一组相互矛盾的设计参数,温卿陷入了长时间的沉思。

她闭目凝神,尝试调用精神力,进入一种更深度的思考状态。

灵泉带来的感知强化,使她能够在大脑中同时处理多个维度的信息,并进行极其快速和精细的“思维实验”。

她“看到”了中子在中子学优化后的微型燃料元件间穿行、倍增、被吸收的微观图景;

她“感受”到高温液态lbe在微细通道内受电磁力驱动时,其速度场、温度场、甚至可能出现的流动不稳定性的细微脉动;

她“模拟”着当堆芯功率局部偏离时,温度升高如何通过燃料和冷却剂的热膨胀、多普勒效应等物理过程,快速产生负反应性反馈,将功率拉回平衡……

这不是精确的计算,而是一种基于物理原理的、高度直觉化的“全局感知”和“趋势推演”。

在这种状态下,一些传统优化算法难以察觉的微妙平衡点和潜在瓶颈,反而变得清晰起来。

她忽然睁开眼睛,拿起笔,在白板上快速画出一个全新的堆芯构型草图:

“也许我们可以尝试分区的燃料富集度设计,结合特定形状的慢化剂/反射层插入件。

在不增加额外控制毒物的情况下,自然形成更平坦的功率分布和更强的空间负反馈。

同时,冷却剂流道设计成非均匀的变截面结构,在预期高热流密度区域增加流速和换热面积,在低热流密度区域则适当减小。

这样可以在不显着增加泵功的前提下,优化整体换热效率,降低最高燃料温度……”

她又详细描述了如何利用电磁泵产生的特定磁场分布,对液态金属流动施加轻微的“导向”和“稳定”作用,抑制可能出现的流动振荡。

这些想法极其精微,充满了巧思,甚至有些“艺术化”的意味。

它们并非凭空想象,而是她强大精神力将堆芯物理、热工水力、电磁流体。

材料热物性等多方面知识碎片进行超高速整合、模拟、优化后,“涌现”出的直觉解决方案。

小组成员们听得目瞪口呆。

有些想法他们能立刻理解其精妙之处,有些则需要反复琢磨才能体会其背后的物理逻辑。

但他们共同的感觉是:

温主任似乎有一种“透视”复杂系统内部关联、并直接抓住关键“杠杆点”的非凡能力。

“这只是初步的设想,方向性的。”

温卿放下笔,强调道。

“每一个细节都需要严格的数学建模和数值仿真来验证、修正甚至推翻。

我的这些想法,最多算是指出了几条可能值得探索的小径。路,还得靠大家用计算、用实验,一步一步走出来。”

尽管她如此说,但小组成员们已经备受鼓舞。

他们迅速将温卿提出的概念框架转化为具体的计算模型,开始在“天河”系列超级计算机上进行大规模的参数扫描和优化计算。

初步的结果令人振奋。

优化后的堆芯设计,在相同体积下,理论功率密度比传统设计提升了约25。

同时功率峰因子和热点温度显着降低,负反馈特性更加灵敏。

非均匀流道设计结合电磁导向,在模拟中表现出了更好的换热均匀性和流动稳定性。

这些还只是数字世界里的“纸面性能”,距离工程实现十万八千里。

但却无疑为这条原本被认为荆棘密布的技术路径,投下了一缕充满希望的曙光。

然而,正如温卿所料,最大的挑战很快从物理设计转移到了材料。

她的创新堆型设计,将材料推向了更严苛的极限:

需要承受高通量快中子辐照、高达上千摄氏度的运行温度、与高温液态lbe长期接触带来的液态金属腐蚀,同时还要保持良好的力学性能和尺寸稳定性。

同样面临高温、强辐照、液态金属腐蚀,以及由于功率变化和空间环境导致的热循环疲劳。

需要特定的电磁性能,同时能在lbe环境中长期稳定工作。

现有的反应堆材料,无论是锆合金、奥氏体不锈钢,还是镍基高温合金,都无法同时满足这些要求。

它们或在lbe中腐蚀严重,或在快中子辐照下迅速脆化,或高温强度不足。

这堵材料的“叹息之墙”,横亘在概念设计与工程实现之间。

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