外媒:“必然不可能”!中国已经能制造出足够进行核聚变的超级钢

2025年8月,西方科技媒体《每日银河》刊登了一篇报道,标题里写着"绝对不可能"。报道聚焦的是中国科学院等离子体物理研究所开发出的CHSN01合金钢材,经验证可承受20特斯拉磁场与1.3吉帕的综合电磁应力,断裂前延伸率仍约30%。

ITER等聚变项目长期依赖316LN或JK2LB低温不锈钢,但屈服强度上限仅0.9至1.1吉帕,在反复循环下延展性持续下降,磁场也被卡在11.8特斯拉。物理学家李来风很早就意识到,未来聚变堆需要远超此限的高强磁场。

2017年他到美国参加低温材料会议,展示初步成果,迎接他的不是掌声,是质疑。可他和团队回国继续死磕,工程师们以氮强化奥氏体钢Nitronic-50为基础,将碳含量降到0.01%以下,把氮含量提升到约0.30%,同时略微提高镍含量。碳氮平衡固定后,又加入微量钒,析出仅几纳米大小的氮化钒颗粒来钉扎位错、提升强度,却不牺牲韧性。

2020年是转折点,低温物理领域的泰斗赵忠贤院士开始参加团队会议,帮忙重新理清了技术方向。到2021年团队给自己立下极严苛的目标:低温条件下屈服强度1500兆帕,延伸率超过25%。

2023年,CHSN01全面通过测试。在4.2K低温下,屈服应力约1.5吉帕,强度比ITER选用的316LN钢高出约40%,断裂前延伸率超过30%。更关键的是,经历6万次开关循环,相当于BEST装置整个设计寿命的工作量。到2025年年中,已有500吨导体铠装层交付至合肥BEST建设现场。

ITER启动时间从2025年推迟到2034年,比原计划晚了9年,"利用可控核聚变产生能量"的目标可能要等到2039年。资助者已为该项目提供约220亿美元,路线图调整后成本还要再增50亿欧元。而且ITER根本不发电,它本身不会产生电力,只做科研验证。

而且中国走的是另一条路。2025年5月1日,BEST装置工程总装启动仪式在安徽合肥举行。同年10月1日,直径约18米、重达400余吨的杜瓦底座成功落位安装,标志着主体工程步入新阶段。根据公开信息,BEST将于2026至2027年建成,2027年投入使用,计划运行20年,目标是在全球率先实现聚变能增益系数Q大于1。

有人可能觉得一块钢能有多重要。但磁场从ITER设计的11.8特斯拉提升到20特斯拉,对等离子体的约束压力大约翻了四倍。物理学家因此可以把反应堆体积缩小,造价降低,距离商业化更进一步。赵忠贤院士指出,MRI医学扫描仪、粒子加速器、磁悬浮列车,乃至量子计算中的稀释制冷机,核心结构都面临同样的低温加应力困境,换用更强更韧的钢材可以缩小磁体体积,或延长维护间隔。

2025年1月20日,合肥科学岛上的全超导托卡马克核聚变实验装置EAST成功实现了上亿摄氏度1066秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行,再次创造世界纪录。千秒量级是聚变反应稳定运行的重要基础,超越千秒意味着人类首次在实验装置上模拟出未来聚变堆运行所需的条件。从2012年的30秒高约束模,到2016年60秒,2017年101秒,2023年403秒,再到2025年1066秒,数字本身就是最好的证明。

同样在2025年7月22日,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挂牌。2026年1月15日,《中华人民共和国原子能法》正式施行,明确鼓励并支持受控热核聚变。"十五五"规划也将核聚变能纳入未来产业重点方向。

聚变工业协会数据显示,过去五年全球聚变行业总投资从2021年的19亿美元飙升至97亿美元。2026年1月12日,能量奇点宣布其自主研制的高温超导磁体成功励磁至20.8特斯拉。星环聚能在2026年初完成的A轮融资高达10亿元。国家队与民营力量正在形成合力,节奏之紧凑是过去几十年未曾有过的。

而历史上每一回重大能源变革,最终决定胜负的都是材料。蒸汽机靠的是耐高压锅炉钢,喷气发动机靠的是镍基高温合金。核聚变被卡住脖子的地方之一,同样是材料。如今CHSN01问世了,等于给聚变堆的心脏装上了一副足够坚韧的骨架。

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更新时间:2026-04-09

标签:科技   中国   聚变   特斯拉   低温   磁场   等离子体   应力   强度   装置   磁体   超导

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