还记得2017年美国开的国际低温材料大会不?中国科学院的李来风团队上去讲他们搞的聚变专用钢,台下直接有人摇头蹦出“绝对不可能”。那时候谁能想到,不到六年,这事儿就成了?2025年8月,好几家外媒炸了锅——中国真造出了叫CHSN01的超级钢,还装到自己的聚变反应堆里了!

打开网易新闻 查看精彩图片

你别觉得造钢简单,聚变反应堆里的环境简直是“冰火两重天”:核心温度上亿度,可约束等离子体的超导磁体那边,得冷到零下269度,离绝对零度就差4度!再加上20特斯拉的强磁场,这三个极端条件凑一块儿,全世界能扛住的金属没几种。之前ITER项目就栽过跟头,2011年测试的低温钢直接脆了,延展性没了,项目被迫改方案。他们用的316LN不锈钢,低温屈服强度最多1.1吉帕,磁场只能到11.8特斯拉,根本不够用。

中国老早就盯着这个瓶颈了。2011年前后,李来风就说“未来聚变堆的磁场肯定超ITER的11.8特斯拉”,那时候没几个人信。他团队从十多年前就开始干,反复调钒、碳、氮这些元素的配比,想找个强度和韧性都能兼顾的组合。进展有,但离要求还差一截。

打开网易新闻 查看精彩图片

直到2017年去美国开会,李来风把阶段性成果摆出来,台下一片质疑声。不少外国专家觉得316LN已经是极限了,中国人这方向走不通。“绝对不可能”这话就是那时候传出来的。可团队没怂,闷头接着干,光配方就调了不下百次。

2020年是个转折点,赵忠贤院士开始参与研讨。这位老先生搞了一辈子低温物理和超导,1964年从中科大招毕业就扎在中科院物理所,六十多年没挪窝,还是国家最高科技奖得主、人民科学家。他一加入,给团队开了新脑洞。

有了赵院士的指导,团队重新定了标准:低温下屈服强度要到1500兆帕,延伸率超过25%。行内人都知道——钢要硬就容易脆,要韧强度就上不去,这俩指标一起拉满,材料学上叫“不可能三角”。团队硬是啃了两年多,一轮轮调配方、做测试,终于在2023年8月把全部指标搞定了。

打开网易新闻 查看精彩图片

这种钢牛在哪?在20特斯拉磁场、1300兆帕应力、液氦级低温下,结构完好无损。对比一下,ITER的磁场才11.8特斯拉,CHSN01直接扛20特斯拉!磁场从11.8跳到20,等离子体约束压力翻了四倍,反应堆能做得更小,成本也能降一大截。

造出来还得用上才行。中国的BEST聚变反应堆,全称“燃烧等离子体实验超导托卡马克”,建在安徽合肥。2023年5月开始总装,6000吨组件里有500吨导体护套用的就是CHSN01。到2025年5月,已经收尾了,比原计划提前了两个月。项目负责人颜建文说,不到两年就完成土建,各系统都 ready 了。

打开网易新闻 查看精彩图片

BEST跟ITER不一样,ITER是纯科研装置,不产电,就是证明聚变能行。BEST目标是商业化发电,能量增益要五倍——输出是输入的五倍。这个定位一变,对材料要求完全不同:寿命要长、可靠性要高、还得算经济账。CHSN01就是为这个量身定做的。

美国那边MIT衍生的公司搞的SPARC反应堆,也想2027年运行,但能量增益目标只有两倍,比BEST差远了。CNBC今年3月的数据说,中国聚变领域专利数量已经世界第一,聚变方向博士生是美国的十倍。

打开网易新闻 查看精彩图片

再看ITER,进度慢得让人着急。2024年最新时间表显示,启动时间推迟到2034年,比之前晚了九年,“产生能量”得等到2039年。这项目1985年立项,到现在四十多年了,成本从最初50亿欧元飙到200多亿欧元,实际花的只多不少。多国协调的效率问题,在这儿体现得明明白白。

CHSN01还有个亮点容易被忽略——完全国产化。从原料到成品全在国内搞定,战略意义不比技术参数小。以前搞大科学工程,高端特种钢经常卡进口。现在自己走通了,不光聚变能用,粒子加速器、MRI设备、磁悬浮、量子计算的稀释制冷机,只要涉及低温加高应力的场景,都能用上。

打开网易新闻 查看精彩图片

聚变这条路,全世界走了几十年,老有人调侃“永远还要三十年”。但最近两三年节奏明显变了,中美都在加速,技术路线还分化了。中国选了更激进的路——跳过纯科研阶段,直接冲商业发电。CHSN01的成功,补上了最关键的材料拼图。2017年被嘲笑“绝对不可能”的团队,不到六年就把500吨钢装进了BEST。BEST能不能2027年如期建成点火,还得盯着,但有件事没争议了:聚变赛道上,中国跑到前面去了。

参考资料:科技日报《CHSN01超级钢核聚变领域的中国突破》