石蜡是一种无色质软固体材料，主要成为为直链烷烃，碳链长度范围从C₂₀到C₃₀及以上。石蜡具有高宏观截面，能高效减速中子，被广泛应用于临界实验装置和辐射屏蔽。然而，大多数报道集中在正烷烃的单一组分或二元混合物上，与实际石蜡情况不一致，导致石蜡的热散射定律（TSL）和截面数据存在缺失。本研究中采用经典分子动力学（CMD）模拟探究石蜡结构与动力学性质，这些性质作为计算TSL的基础输入，补充核数据空白。

二、建模与计算方法

研究人员通过MedeA LAMMPS结合Viscosity对石蜡体系进行粘度计算。CMD计算石蜡的密度、键长及键角与实验值一致（见表1）；表2所示，计算得到θ_xy、θ_yz及θ_xy的平均粘度，石蜡粘度与当前模拟值一致。

表1 石蜡在300 K、1 atm下性质对比

表2 石蜡粘度对比

研究者采用MedeA Diffusion计算了氢在石蜡中的扩散，如表3所示，石蜡中氢的扩散系数比水中低约一个数量级，比重质石蜡油高一个数量级。石蜡在室温下粘度高于水，其与扩散系数成反比。

表3 室温下扩散系数对比

3.2  石蜡的TSL

研究人员基于速度自相关函数（VACF）推导声子态密度（DOS），石蜡中C和H的DOS如图2所示，并与重质石蜡油CMD模拟对比。结果显示，由于链内和链间变化的拉伸、剪切和扭曲等运动，DOS图中出现了多个特征峰。这些特征与重质石蜡油的模拟结果高度一致。

图2 石蜡在300 K 1atm下DOS

石蜡的TSL数据用FLASH程序基于上述声子态密度计算。图3中显示了石蜡中氢的总散射截面，在中子能量低于3 meV时，石蜡的总截面高于重质石蜡油和聚乙烯，表现出高效慢化能力。

图3 石蜡、重质石蜡油和聚乙烯中氢的总散射截面对比