การทดลองของโฮวจินลี่ นั้นล้มเหลวนับครั้งไม่ถ้วน
ในตอนแรก เขาเพียงแค่สนใจในเศษขยะที่เกิดขึ้นจากการเตรียมวัสดุ SG-1 ที่อยู่ในห้องทดลองเท่านั้น
เมื่อเทียบกับวัสดุกราไฟท์แบบธรรมดา มันดูจะเป็นเศษขยะที่ค่อนข้างพิเศษไม่น้อย
ทั้งหมดที่กล่าวมาถือเป็นข้อสรุปที่เขาได้จากการสะสมประสบการณ์ในห้องทดลอง ท้ายที่สุดแล้ว จากการศึกษาอย่างเป็นระบบ เขาก็ค้นพบว่าสาเหตุที่เศษขยะนี้มีความพิเศษก็คือมันเป็นเหมือนวัสดุแอโรเจลที่มีโครงร่างชั้นตาข่ายแบบมีรูพรุนบนพื้นผิว
แต่ทว่า ผลลัพธ์ดังกล่าวค่อนข้างทำให้เขาผิดหวัง ท้ายที่สุดแล้ว วัสดุแอโรเจลที่ทำมาจากกราฟีนก็ไม่ใช่การวิจัยใหม่อะไร อาจกล่าวได้ว่ามีการใช้วัสดุที่คล้ายคลึงกันในวัสดุอิเล็กโทรดบางชนิดอยู่แล้ว
ถึงอย่างไร ในฐานะที่นี่เป็นหัวข้อวิจัยแรกในชีวิตของเขา โฮวจินลี่ จึงไม่ต้องการที่จะยอมแพ้ง่ายๆ
ด้วยเหตุนี้ ถึงแม้เขาจะรู้ว่าวัสดุแอโรเจลนั้นไม่ได้มีอะไรพิเศษ แต่โฮวจินลี่ ก็เลือกที่จะวิเคราะห์คุณสมบัติของมันในเชิงลึกต่อไป
ถึงแม้ว่ามันจะเป็นวิธีที่ดูสิ้นหวังไม่น้อยก็เถอะ
มันทำให้เขาเกิดความสงสัยในชีวิตอยู่ทุกครั้งไป
แต่ทว่า ก็ยังโชคดีที่เขาไม่เคยคิดที่จะยอมแพ้
ในตอนนั้นเอง ด้วยเหตุผลบางอย่าง การใช้วัสดุแอโรเจลที่ทำมาจากกราฟีนเป็นสารให้ความแข็งรวมกับเซรามิกซิลิกอนคาร์ไบด์ได้ก่อให้เกิดปาฏิหาริย์ที่ไม่คาดคิดขึ้น!
แต่ในฐานะที่มันเป็นสารเพิ่มความแข็ง ประสิทธิภาพของวัสดุแอโรเจลนั้นยังคงด้อยกว่าเมื่อเทียบกับวัสดุอื่นที่มีคุณสมบัติคล้ายกัน
ถึงอย่างไร ประสิทธิภาพการระบายความร้อนของมันก็เป็นอะไรที่น่าตื่นตาตื่นใจไม่น้อย โฮวจินลี่ ก็พลันอดไม่ได้ที่จะตะโกนออกมาจากห้องทดลองเสียตอนนั้นเลย
จากนั้น เขาก็รีบเขียนรายงานการทดลองและรีบมุ่งหน้าไปยังสำนักงาน
เขาพลันวางรายงานการทดลองเอาไว้บนโต๊ะทำงานของลู่โจวเพื่อรอการตรวจเช็คอีกครั้ง…
…
แม้ว่าการคิดค้นที่น่าสนใจมากมายจะเกิดขึ้นโดยบังเอิญ แต่เหตุการณ์ครั้งนี้ก็เกิดขึ้นมาอย่างไม่คาดคิด
ทันทีที่มองไปยังรายงานการทดลองในมือ ลู่โจวก็เผยท่าทีสนใจไม่น้อย
“น่าสนใจ”
รายงานถูกแบ่งออกเป็นสองส่วน
ส่วนแรกเกี่ยวข้องกับการเตรียมวัสดุแอโรเจลแบบตาข่าย มีการเลือกกราฟีนออกไซด์เป็นวัสดุพื้นฐาน ต้องมีการเตรียมสารละลายกราฟีนออกไซด์หนึ่งถึงสองกรัมต่อลิตร จากนั้นก็ต้องใส่สารรีดิวซ์เข้าไปและขนให้เข้ากันเป็นเวลาห้าถึงสิบนาที และทิ้งให้มันอยู่ในอุณหภูมิเก้าสิบถึงหนึ่งร้อยหกสิบองศาเป็นเวลาสามสิบถึงสี่สิบห้านาที จากนั้นต้องรีบนำมันออกมาแช่แข็งทันที หลังจากผ่านไปสี่ชั่วโมง อัตราการละลายและอุณหภูมิจะลดลง ท้ายที่สุดแล้ว ต้องนำมันไปล้างหลายๆ ครั้งและอบให้แห้งจนกลายมาเป็นวัสดุแอโรเจลแบบตาข่าย
สำหรับส่วนที่สองของรายงาน มันเป็นเนื้อหาหลักของการทดลองทั้งหมด
ในการทดลอง ทีมวิจัยของโฮวจินลี่ ก็ได้สร้างพันธะทางเคมีขึ้นมาพร้อมกับโครงร่างตาข่ายของวัสดุแอโรเจลที่จัดเตรียมขึ้นมาจากวัสดุกราฟีนผ่านกระบวนการสะสมชั้นอะตอม พวกเขาต้องใช้มันเพื่อรวมเข้ากับชั้นเซรามิกเพื่อสร้างโครงสร้างพิเศษของกราฟีนขึ้นมา
จากมุมมองของกล้องจุลทรรศน์ วัสดุชิ้นนี้สามารถนำมาแยกเป็นชั้นกราฟีนที่ซึ่งคล้ายรังผึ้งที่เชื่อมต่ออยู่ตรงใจกลางของชั้นเซรามิกได้ และโมเลกุลของกราฟีนเหล่านี้ก็จะยึดติดกันอย่างแน่นหนากับโมเลกุลของซิลิกอน
สำหรับผลการทดลองที่ได้จากการทดสอบอุณหภูมิ คอมโพสิตกราฟีนที่รวมกับเซรามิกพิเศษนี้สามารถทนต่ออุณหภูมิที่สูงถึงสามพันสองร้อยองศาในสภาพแวดล้อมที่ปราศจากออกซิเจนได้!
นอกจากนั้น มันไม่เพียงแต่ทนต่ออุณหภูมิสูงได้ดีเท่านั้น แต่วัสดุชิ้นนี้ยังมีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนและคุณสมบัติในการนำความร้อนที่ดีมากอีกด้วย
นั่นคือพลังงานความร้อนจะถูกส่งไปตามทิศทางหน้าตัดอย่างง่ายดาย แต่คงเป็นเรื่องยากหากพลังงานความร้อนจะต้องถูกส่งไปตามทิศทางแนวตั้ง!
นอกจากนี้ มันยังมีความต้านทานต่อแรงดึงและแรงอัดตลอดจนความต้านทานต่อความเครียดที่จากความร้อนอีกด้วย
จากข้อมูลที่เห็น ผลลัพธ์ที่ได้ถือว่าเป็นอะไรที่ยอดเยี่ยมมาก
หยางสวี่พลันถามขึ้นทันทีที่มองไปยังลู่โจวที่เผยใบหน้าสุดตื่นเต้น “นี่คือวัสดุที่นายต้องการเลยใช่ไหม?”
“มันก็ตอบยากอยู่นะครับ” ลู่โจวเลื่อนเก้าอี้ทำงานออกพร้อมวางรายงานการทดลองไว้บนโต๊ะ “แต่รายงานฉบับนี้ทำให้ผมนึกอะไรดีๆ ออก”
“แนวคิดใหม่หรือยังไงกัน?”
“ใช่ครับ” ลู่โจวพยักหน้า หลังจากครุ่นคิดอยู่ครู่หนึ่ง เขาก็พูดต่อ “ในตอนแรก ผมคิดว่าวัสดุเซรามิกไม่เหมาะกับผนังชั้นแรก เพราะว่ามันมีการกระจายความร้อนที่ไม่ค่อยดีนัก แต่ในทางตรงกันข้าม ประสิทธิภาพในการถ่ายเทความร้อนนี้ได้ตั้งฉากกับอินเทอร์เฟซที่มีขนาดเล็กกว่าเล็กน้อย”
“ทำไมถึงคิดแบบนั้นล่ะ?”
“เป็นเพราะระบบควบคุมนิวตรอนลิเทียมเหลวน่ะครับ” ลู่โจวเผยยิ้มและกล่าวคำพูดออกมา “ด้วยการนำความร้อนของคอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์ เราจะต้องพิจารณาการเพิ่มชั้นฉนวนกันความร้อนระหว่างคอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์กับลิเธียมเหลวให้มากขึ้น ถ้าไม่ทำแบบนั้น อุณหภูมิกว่าสามพันองศาจะทำให้ชั้นฮีเลียมเหลวที่เราใช้ในการควบคุมนิวตรอนกลายเป็นไอ”
ความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างวัสดุทั้งสองชนิดอาจกล่าวได้ว่าเป็นปัญหาหลักประการหนึ่งในโครงการที่เกี่ยวข้องกับเครื่องปฏิกรณ์ทั้งหมด
การนำความร้อนนั้นสูงเกินไป นั่นทำให้พวกเขาจำเป็นต้องใช้คาร์บอนไฟเบอร์ด้วย
ในทางกลับกัน แอนไอโซทรอปิกของวัสดุใหม่ในด้านประสิทธิภาพการระบายความร้อน นั้นค่อนข้างโดดเด่น การทำให้การถ่ายเทพลังงานความร้อนลดลงตามทิศทางหน้าตัดแนวตั้งทำให้วัสดุมีเวลาถ่ายเทพลังงานที่เพียงพอสำหรับการทำความเย็น
ในส่วนของการกระจายความร้อนของโครงสร้างวัสดุ มันสามารถแก้ไขได้โดยวิธี “การใส่ท่อถ่ายเทความร้อนเข้าไปและทำการถ่ายเทความร้อนในแนวขวาง”
แม้ว่าหยางสวี่จะรู้ข้อมูลเรื่องโครงการฟิวชันไม่มากนัก แต่ลู่โจวเองก็ได้อธิบายให้ฟังจนเห็นภาพ ไม่นาน หยางสวี่ก็เข้าใจทันทีว่าลู่โจวหมายถึงอะไร
ถึงกระนั้น แม้ว่าปัญหาทางอุณหภูมิจะได้รับการแก้ไขไปแล้ว แต่มันก็ยังคงมีปัญหาที่ใหญ่กว่าอีก…
“มันต้านทานรังสีนิวตรอนได้ไหม? นี่คือส่วนที่สำคัญที่สุด”
ทันทีที่ได้ยินเช่นนั้น ลู่โจวก็พลันถอนหายใจ “ก็จริงอยู่ว่านี่คือกุญแจสำคัญของปัญหา แม้ว่าสารนี้จะมีความเหมาะสมในทุกด้าน แต่มันจะต้านทานรังสีนิวตรอนได้หรือไม่นั้น เราก็ต้องมาลองกันดู ถึงจะรู้”
ไม่ว่าจะเป็นซิลิกอนคาร์ไบด์หรือกราฟีน นิวเคลียสของทั้งคาร์บอนและซิลิกอนยังคงมีความเสถียรสูงและมีพันธะเป็นโคเวเลนต์ ซึ่งซิลิกอนนั้นมีความเสถียรมากกว่าพันธะโลหะ ในขณะเดียวกัน ความสามารถในการซึมผ่านของวัสดุทั้งสองไปยังลำแสงนิวตรอนก็ถือเป็นเรื่องที่มีความสำคัญมากเช่นกัน
ถึงอย่างไร นี่ก็เป็นกรณีที่เป็นไปตามทฤษฎี
แต่ในความเป็นจริง ความเสียหายของวัสดุที่เกิดจากการฉายรังสีนิวตรอนไม่เพียงแต่เป็นการเปลี่ยนแปลงทางอะตอมเท่านั้น แต่มันยังสามารถทำลายพันธะทางเคมีภายในรวมถึงสร้างความเสียหายทางโครงสร้างทางกายภาพที่บริสุทธิ์ที่สุดได้อีกด้วย
และการวิเคราะห์ทางทฤษฎีนั้นก็เป็นอะไรที่ไร้ประโยชน์ ต้องทำการทดลองเท่านั้น ถึงจะหาข้อมูลได้
แต่ปัญหาคือ…
พวกเขาไม่มีทางที่จะลองทำสิ่งนี้ได้
หยางสวี่เผยยิ้มอย่างขมขื่นและพูดขึ้น “มันดูจะเป็นการทดลองที่ไม่ค่อยดีเท่าไหร่นัก”
การทดสอบประสิทธิภาพการฉายรังสีต่อต้านนิวตรอนเป็นหนึ่งในการทดสอบที่ยากที่สุดในสาขาวัสดุศาสตร์
การทดลองต่อต้านการฉายรังสีทั่วไปยังคงเป็นเรื่องที่ดีอยู่ นอกจากนี้ นิวตรอนสามารถถูกปลดปล่อยออกมาได้จากการทำลายนิวเคลียสด้วยอนุภาค
การศึกษาวัสดุผนังชั้นแรกของเครื่องปฏิกรณ์ฟิวชันแบบควบคุมนั้นเป็นเรื่องที่ยากมาก ทั้งนี้ ยังไม่มีอุปกรณ์ใดที่สามารถต้านทานการทดสอบการแผ่รังสีของวัสดุได้
พวกเขาจะไปหาอุปกรณ์ทดลองดังกล่าวได้จากที่ไหนกัน?
แหล่งกำเนิดนิวตรอนทั่วไปไม่ได้หาง่ายขนาดนั้น
ต่อให้ไปตามหาที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ดาย่าเบย์ มันก็จะไม่ได้อะไร นั่งเป็นเพราะว่าระดับการฉายรังสีของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ฟิวชันนั้นมีความอันตรายกว่าการฉายรังสีของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ฟิวชันถึงสองเท่า!
และสำหรับเครื่องเร่งอนุภาค…
มันดูจะเป็นเรื่องไร้สาระไม่น้อยเลย ลู่โจวไม่เคยได้ยินมาก่อนว่าจะมีใครที่สามารถเร่งอนุภาคนิวตรอนได้โดยตรง ถ้ามีใครสักคนที่ทำได้ ลู่โจวเกรงว่าเหล่านักวิจัยในชุมชนฟิสิกส์เชิงทฤษฎีทุกคนก็จะต้องเรียกเขาว่าพ่อแล้วล่ะ
สำหรับการใช้เครื่องเร่งอนุภาคทางอ้อมนั้นก็ยังคงทำได้อยู่ แต่แท้จริงแล้ว พวกเขาควรนำอนุภาคนิวตรอนไปยิงใส่ฟอยล์โลหะโดยตรงเพื่อเพิ่มพลังงาน ข้อดีประการเดียวคือมันมีความเสถียรต่อลำแสงนิวตรอนถูกสร้างขึ้น
เมื่อคิดเช่นนั้น ลู่โจวก็รู้สึกได้ถึงความยากลำบาก หัวใจเขาเริ่มหนักอึ้งขึ้นมา
เครื่องจักร STAR จะประสบปัญหาอีกครั้งไหม?
ในทางทฤษฎี มันก็เป็นไปได้
แต่การทดลองเดี่ยวที่ต้องใช้เวลากว่าหนึ่งเดือนนี้จะสิ้นเปลืองเกินไปไหม?
ท้ายที่สุดแล้ว ก็มีเครื่อง STELLARATOR เครื่องเดียวในประเทศจีน
ทั้งนี้ เหล่าผู้เชี่ยวชาญของกลุ่มอุตสาหกรรมนิวเคลียร์ยังคงศึกษาการใช้เครื่องจักร STAR อยู่เรื่อยๆ
ถึงกระนั้น ในตอนนี้ สมองของลู่โจวก็สว่างวาบขึ้นมา เขาพลันเอื้อมมือไปจับหน้าผากตนเอง
เขาพลันนึกถึงแต่เรื่องเครื่อง STELLARATOR แต่ดันลืมเรื่องของเครื่องโทคาแมกไปเสียได้
แม้ว่าเวลาการกักขังพลาสมาจะไม่นาน แต่อย่างน้อยมันก็ได้ผล!
ถึงแม้ว่าจะมีเครื่อง STELLARATOR เพียงเครื่องเดียวในจีน แต่สำหรับเครื่องโทคาแมค มันมีอยู่ตั้งมากมาย…
……………………………………………
