文 | 青茶
前言
可控核聚变被称作“人造太阳”,是人类理想的清洁能源,而核心瓶颈就是能抗超高温、强磁场的特种钢材。
以前这项材料被西方垄断,还断言我们根本造不出来。
中国团队用近十年时间攻关,成功研发出CHSN01超级钢,性能全面超过国际同类材料,为聚变装置打下坚实基础。
美专家直呼:不可能!中国居然造出了核聚变专用超级钢,先进的不像是中国发明的!
中国超级钢横空出世
在可控核聚变的研发赛道上,磁约束装置是目前最主流的技术路线,而想要把上亿度的等离子体牢牢锁住,就必须依靠超强磁场。
磁场越强,约束效果越好,实现稳定聚变发电的可能性就越大。
但超强磁场会带来巨大的电磁应力,再加上接近绝对零度的低温环境,普通钢材会直接变形、脆裂,根本无法使用。
长期以来,全球聚变项目都依赖316LN或JK2LB低温不锈钢,这类材料屈服强度只有0.9至1.1吉帕,磁场上限被死死卡在11.8特斯拉,反复使用后延展性还会持续下降,成为核聚变发展的致命短板。
面对这一难题,西方科研界一度给出了悲观结论,认为在保持韧性的前提下,大幅提升低温强度根本无法实现。
2025年8月,西方科技媒体《每日银河》在报道中国CHSN01合金钢材时,甚至直接用“绝对不可能”作为标题,字里行间满是质疑与难以置信。
可这份被西方认定不可能实现的材料,却被中国科学院等离子体物理研究所的团队成功攻克。
这款全新的超级钢,能够承受20特斯拉的超强磁场与1.3吉帕的综合电磁应力,在4.2K的超低温环境下,屈服强度达到1.5吉帕,比ITER项目所用钢材高出40%,断裂前延伸率仍保持在30%左右,强度与韧性实现了完美平衡。
更让人振奋的是,这款超级钢通过了严苛的寿命测试,能够承受6万次开关循环,相当于覆盖了BEST聚变装置整个设计寿命的工作量,稳定性远超国际同类产品。
很多人不知道,材料领域的每一点性能提升都难如登天,提升40%的强度,同时还不牺牲韧性,堪称材料学上的奇迹。
这一成果彻底打破了西方的技术垄断,也推翻了他们所谓的“不可能”定论,让中国在核聚变核心材料领域,从追随者一跃成为领跑者。
早在2017年,团队核心物理学家李来风在美国参加低温材料会议,展示初步研究成果时,收到的不是认可,而是满场质疑。但团队没有被外界声音影响,回国后继续埋头攻坚。
他们以氮强化奥氏体钢Nitronic-50为基础,把碳含量降到0.01%以下,将氮含量提升至0.30%左右,同时微调镍含量,实现精准的碳氮平衡。
之后又加入微量钒元素,析出纳米级氮化钒颗粒,有效钉扎位错,在大幅提升强度的同时,保住了材料的韧性。
2020年,低温物理泰斗赵忠贤院士加入团队,重新梳理技术方向,让研发进程大幅加快。
2021年,团队立下严苛目标,要在低温下实现1500兆帕屈服强度和25%以上延伸率,最终在2023年成功完成所有测试,2025年就交付了500吨材料用于聚变装置建设,实现了从实验室到工程化的快速落地。
中国聚变装置加速推进
当中国在核聚变材料和装置建设上一路狂奔时,国际热核聚变实验堆ITER项目却陷入了无尽的拖延与超支泥潭。
作为全球规模最大的国际科研合作项目,ITER原本计划2025年启动运行,如今却推迟到2034年,整整晚了9年,想要实现聚变能量验证,甚至要等到2039年。
项目至今已经耗费约220亿美元,路线调整后还要再增加50亿欧元成本,堪称烧钱无底洞。
更关键的是,ITER从设计之初就只是科研验证装置,根本不具备发电能力,即便建成,也无法为人类带来实际可用的电能。
而中国早已选择了一条独立自主的聚变研发路线,全力推进合肥BEST聚变装置建设。
2025年5月,BEST装置正式启动工程总装,同年10月,直径18米、重达400余吨的杜瓦底座成功安装,标志着主体工程进入关键阶段。
按照规划,该装置将在2026至2027年建成并投入使用,计划运行20年,目标是在全球范围内率先实现聚变能增益系数Q大于1,也就是输出能量大于输入能量,这是核聚变从实验室走向实用化的核心标志。
CHSN01超级钢的问世,为BEST装置提供了最强有力的支撑。
磁场强度从ITER的11.8特斯拉提升到20特斯拉,等离子体约束压力直接翻了四倍,这意味着可以大幅缩小反应堆体积,降低建设成本,让核聚变距离商业化更近一步。
过去,磁场强度上不去,反应堆就必须做得巨大,造价居高不下,商业化遥遥无期。
而中国凭借超级钢突破,直接解决了这一核心难题,让小型化、低成本聚变装置成为可能。
除了装置建设,我国在聚变运行实验上也不断刷新世界纪录。
2025年1月,合肥科学岛的EAST全超导托卡马克装置,成功实现上亿摄氏度1066秒稳态长脉冲高约束模运行,再次创造全球新纪录。
从2012年的30秒,到2017年突破百秒,再到如今的千秒级,每一次数字提升,都是在为未来聚变堆稳定运行积累关键数据。
千秒量级是聚变反应持续稳定运行的重要门槛,突破这一关口,意味着我国已经能够模拟未来商用聚变堆的运行条件,为后续装置建设打下坚实基础。
可以说,在核聚变研发这条赛道上,中国已经实现了对国际合作项目的全面反超。
ITER还在为工期和经费焦头烂额时,中国已经完成了材料突破、装置建设、实验验证的全链条布局,节奏之快、效率之高,让全世界为之惊叹。
这场能源竞赛的主动权,已经牢牢掌握在我们自己手中。
中国聚变生态全面成型
很多人觉得,核聚变超级钢只能用在聚变装置上,和日常生活关系不大,这种想法完全错了。
CHSN01超级钢解决的是超低温、高应力环境下的材料难题,这一核心优势,能够赋能医疗、交通、量子计算等众多高端领域,带来全方位的技术升级。
赵忠贤院士就明确指出,核磁共振MRI扫描仪、粒子加速器、磁悬浮列车,还有量子计算中的稀释制冷机,都面临着低温与应力的双重考验,使用这款更强更韧的超级钢,可以有效缩小设备体积,延长维护间隔,降低使用成本。
在医疗领域,MRI设备的核心磁体对材料要求极高,传统钢材限制了设备小型化,导致机器笨重、造价昂贵。
换上国产超级钢后,磁体体积可以大幅缩小,医院能够配备更轻便、更高效的检测设备,检查成本也会随之降低,让更多患者受益。
在高端制造领域,粒子加速器是科研与工业的核心装备,超强钢材能提升设备稳定性与使用寿命;在轨道交通领域,磁悬浮列车的磁体结构使用这款钢材,能进一步减轻车身重量,提升运行速度与安全性。
可以说,这一款材料的突破,将带动一大批高端产业实现升级。
更值得关注的是,我国已经构建起从科研到产业的完整核聚变生态,国家队与民营企业协同发力,形成了前所未有的发展合力。
2025年7月,七家央企与国资机构联合注资114.92亿元,中国聚变能源有限公司在上海正式成立,为核聚变产业化提供强大资金支撑。
2026年1月,《中华人民共和国原子能法》正式施行,明确鼓励和支持受控热核聚变发展,核聚变能也被纳入“十五五”规划未来产业重点方向,从国家层面为产业发展保驾护航。
民间资本与科技企业也纷纷涌入聚变赛道,形成了强大的补充力量。
2026年初,能量奇点研制的高温超导磁体成功励磁至20.8特斯拉,追平并小幅超越国际顶尖水平;星环聚能完成10亿元A轮融资,持续加大研发投入。
全球聚变行业投资也在飞速增长,过去五年总投资从19亿美元飙升至97亿美元,中国凭借技术与布局优势,成为全球资本与技术的核心汇聚地。
历史早已证明,每一次重大能源变革,核心驱动力都是材料革命。
蒸汽机的普及依赖高压锅炉钢,喷气发动机的发展依靠高温合金,而核聚变的关键,正是CHSN01这样的超级钢。
如今我们攻克了这一核心材料,就等于给人造太阳装上了坚固骨架,不仅彻底摆脱了被西方卡脖子的困境,更在未来能源竞赛中占据了制高点。
结语
中国CHSN01核聚变超级钢的问世,打破了西方“不可能”的断言,以碾压性性能超越国际主流材料,为可控核聚变装置提供了核心支撑。
相比深陷拖延与超支的ITER项目,中国聚变装置建设稳步推进,有望率先实现能量增益,领跑全球人造太阳研发。
这款超级钢不仅赋能核聚变,更带动医疗、交通、高端制造等多领域升级,加上完整的产业生态与国家政策支持,中国正在牢牢掌控未来能源话语权。
这场材料革命,终将推动人类走进清洁、永续的聚变能源时代,也让中国制造站上世界新材料之巅。