“绝对不可能”：中国制造出足以进行核聚变的超级钢

朱丽叶·杜波依斯

发布日期

 

2025年8月10日

中国科学家宣布，他们取得了许多国际研究界人士认为“绝对不可能”的成就：研制出一种强度足以承受核聚变反应堆内部严酷环境的钢材。这种名为CHSN01（中国高强度低温钢1号）的合金，能够承受液氦的极寒和核聚变所需的强大磁力——而这些条件几十年来一直困扰着工程师们。《南华早报》详细介绍了这一成果，该成果已应用于目前正在建设中的中国BEST核聚变反应堆，预计将于2027年竣工。

为明星之心打造的挑战

在聚变反应堆内部，为了模拟太阳的能量过程，温度会飙升至数百万度。但限制等离子体的磁体必须冷却至零下269摄氏度（略高于绝对零度）才能保持超导性。它们还能承受高达20特斯拉的磁场，几乎是法国ITER项目（世界上最大的聚变实验）所用磁场强度的两倍。

这种极端的冷与力的结合会摧毁大多数金属。事实上，ITER本身在2011年就遭遇了挫折，其低温钢在测试过程中变脆并失去了延展性。像316LN不锈钢这样广泛用于聚变研究的材料，当时就已经被认为接近极限。正因如此，当中国开始谈论研发更好的材料时，国际专家们对此表示怀疑。

从怀疑到部署的十年竞赛

CHSN01 的研发工作始于十多年前，研究人员调整了钒、碳和氮的含量以提高性能。结果令人鼓舞，但尚未达到聚变级要求。

转折点出现在2020年，著名低温物理学专家、中国最高科学奖获得者赵忠贤加入了团队。他的影响力重塑了该项目的思路。到2021年，中国已经设定了自己的严苛基准：屈服强度达到1500兆帕，低温伸长率超过25% ——这样的组合使其在低温下兼具卓越的强度和柔韧性。

两年后，测试证实CHSN01能够承受20特斯拉磁场和1300兆帕应力而不会失效。到2023年5月，这种钢材已开始安装在BEST反应堆中，仅导体外套就使用了500吨这种合金。

推动发电

ITER 的设计初衷纯粹是为了研究，并不用于发电。而中国的 BEST 反应堆则有着不同的目标：商业发电。这意味着其内部材料必须比目前的国际设计更耐用，并能承受更严苛的条件。

中国科学院物理学家李来锋早在2011年就指出，未来的反应堆需要比ITER 11.8特斯拉极限更强的磁场。他表示，CHSN01项目使中国能够满足这些需求。