外媒：“絕對不可能”：中國制造出足以進(jìn)行核聚變的超級鋼

你敢信嗎？當(dāng)初被西方學(xué)界直接判了“死刑”的技術(shù)，中國科研團(tuán)隊(duì)硬生生啃了下來。十二年前沒人看好的方向，十二年后掏出實(shí)打?qū)嵉臏y試數(shù)據(jù)，直接給當(dāng)初說“絕對不可能”的人上了一課。這款能扛住核聚變極端環(huán)境的國產(chǎn)超級鋼，已經(jīng)裝進(jìn)了我們自己的聚變堆，進(jìn)度遠(yuǎn)超國際同行。

為啥全世界都覺得這事兒不可能？得先說說核聚變反應(yīng)堆的工作環(huán)境有多離譜。反應(yīng)堆核心溫度上億攝氏度，可約束等離子體的超導(dǎo)磁體，得冷卻到零下269攝氏度，離絕對零度只差4度。同時(shí)磁體還要扛住20特斯拉的強(qiáng)磁場，這種冰火兩重天加超強(qiáng)磁力的組合，絕大多數(shù)金屬根本扛不住。

早年ITER項(xiàng)目就栽在這上面。當(dāng)時(shí)測試發(fā)現(xiàn)，低溫下鋼材直接變脆，延展性掉得嚇人。ITER用的316LN不銹鋼，在4.2K低溫下屈服強(qiáng)度只能做到0.9到1.1吉帕，循環(huán)幾次就出結(jié)構(gòu)問題。這直接把ITER的磁場上限卡死在11.8特斯拉，材料卡了全球核聚變?nèi)於瓴弊印?/p>

中科院的李來風(fēng)研究員早就盯上了這個(gè)痛點(diǎn)。他的思路跟ITER完全不一樣，ITER靠把反應(yīng)堆做大分散應(yīng)力，結(jié)果造價(jià)飆升，工期一拖再拖。李來風(fēng)想換條路，用更強(qiáng)的材料把反應(yīng)堆做小做緊湊，這個(gè)想法在當(dāng)年，不少人覺得就是不自量力。

2017年李來風(fēng)帶著初步成果去美國參加國際低溫材料會議，會上講了CHSN01的研發(fā)方向。臺下不少外國專家態(tài)度直接得很，明著不看好，還帶著嘲諷。那時(shí)候西方學(xué)界已經(jīng)認(rèn)定316LN就是全球低溫鋼的天花板，中國人想突破？在他們眼里根本不可能。

團(tuán)隊(duì)沒跟人打嘴仗，一門心思死磕配方。他們從Nitronic-50氮強(qiáng)化奧氏體鋼入手，把碳含量壓到0.01%以下，氮含量提到0.30%左右，還上調(diào)了鎳的比例。最關(guān)鍵的一步，是加入了微量的釩。這些納米級的釩氮化物顆粒能釘住位錯(cuò)，提高強(qiáng)度的同時(shí)還不犧牲韌性。

每一絲元素比例的變動(dòng)，都可能讓性能天翻地覆，這不是靠靈感一蹴而就的故事，是一群人在實(shí)驗(yàn)室反復(fù)試錯(cuò)、推翻重來的漫長過程。2020年項(xiàng)目迎來關(guān)鍵轉(zhuǎn)折，著名低溫物理學(xué)家、國家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)得主趙忠賢院士加入了團(tuán)隊(duì)。老爺子在高溫超導(dǎo)領(lǐng)域的成就國際公認(rèn)，給團(tuán)隊(duì)注入了全新的研究思路。

2021年團(tuán)隊(duì)定下了一組硬指標(biāo)，低溫條件下屈服強(qiáng)度1500兆帕，延伸率超過25%。這兩個(gè)指標(biāo)湊一塊兒，就是材料學(xué)界公認(rèn)的不可能三角，強(qiáng)度上去韌性就降，韌性夠了強(qiáng)度上不來，全世界沒人做到過。李來風(fēng)牽頭拉了跨機(jī)構(gòu)研究聯(lián)盟，研究院所、鋼鐵企業(yè)、焊接專家全參與進(jìn)來。

每兩周開一次技術(shù)論壇，所有數(shù)據(jù)交叉驗(yàn)證，就怕出半點(diǎn)差錯(cuò)。這種全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)作的優(yōu)勢，在基礎(chǔ)材料研發(fā)這塊真的太明顯了。這不是某一個(gè)人的戰(zhàn)斗，是一整支隊(duì)伍咬著牙堅(jiān)持了十二年。

2023年8月，最終測試結(jié)果出來了。CHSN01通過了全部關(guān)鍵測試，20特斯拉磁場、1300兆帕應(yīng)力下，結(jié)構(gòu)完好，抗疲勞性能遠(yuǎn)超標(biāo)準(zhǔn)。在4.2K低溫下，屈服強(qiáng)度達(dá)到約1.5吉帕，斷裂前延伸率超過30%，比ITER用的316LN護(hù)套強(qiáng)大約40%，抗裂性能也毫不遜色。當(dāng)初放話不可能的人，不知道現(xiàn)在看了這組數(shù)據(jù)是什么表情。

這組數(shù)據(jù)可不是實(shí)驗(yàn)室里的好看數(shù)字，背后是實(shí)打?qū)嵉墓こ掏黄啤８鼜?qiáng)的護(hù)套材料意味著能承載更強(qiáng)的磁場，從11.8特斯拉跳到20特斯拉，等離子體約束壓力差不多翻了四倍。物理學(xué)家能設(shè)計(jì)出體積只有原來三分之一的反應(yīng)堆，聚變功率增益照樣大于1，反應(yīng)堆小了造價(jià)大降，輻射屏蔽也更容易做。

CHSN01早就不是實(shí)驗(yàn)室里的樣品了。2023年5月，它已經(jīng)被裝進(jìn)了中國的BEST聚變反應(yīng)堆。這座反應(yīng)堆全稱燃燒等離子體試驗(yàn)超導(dǎo)托卡馬克，總重六千多噸，其中五百噸導(dǎo)體護(hù)套用的全是CHSN01。它預(yù)計(jì)2027年建成，目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)商業(yè)化發(fā)電，可不是只做研究的實(shí)驗(yàn)裝置。

拿BEST和ITER比一比，差距一目了然。ITER是純粹的科研設(shè)施，建成之后不會輸出電力，而且ITER要到2034年才能首次開機(jī)，真正的氘氚聚變實(shí)驗(yàn)得等到2039年。這個(gè)項(xiàng)目從上世紀(jì)80年代開始構(gòu)想，砸進(jìn)去超過200億歐元，還在不停追加預(yù)算，四十多年了連第一團(tuán)等離子體都沒點(diǎn)著。

中國的BEST2023年開工，2027年就能完工，全程也就四年。我們不搞口舌之爭，進(jìn)度就是最硬的話語權(quán)。進(jìn)入2026年，相關(guān)的好消息一個(gè)接一個(gè)冒出來。1月份，中國的人造太陽EAST裝置成功突破了等離子體密度極限，證明極限密度下等離子體依然能穩(wěn)定運(yùn)行，這個(gè)成果發(fā)在了《科學(xué)進(jìn)展》，《自然》雜志都做了專題報(bào)道。

同月在合肥召開的聚變能源技術(shù)與產(chǎn)業(yè)大會上，BEST項(xiàng)目的最新進(jìn)展也作了正式發(fā)布。2026年3月公布的十五五規(guī)劃，明確鼓勵(lì)民間資本進(jìn)入核能領(lǐng)域，政策層面的信號已經(jīng)相當(dāng)清晰。更讓人安心的是，CHSN01完全國產(chǎn)，從研發(fā)到生產(chǎn)全部在國內(nèi)完成，不用看別人臉色，也不會被卡脖子。

趙忠賢院士說，CHSN01的應(yīng)用前景遠(yuǎn)不止核聚變反應(yīng)堆。MRI掃描儀、粒子加速器、磁懸浮列車，甚至量子計(jì)算用的稀釋制冷機(jī)，都要面對類似的低溫加應(yīng)力的挑戰(zhàn)，這種更強(qiáng)更韌的鋼，在這些領(lǐng)域都能發(fā)揮大作用。

核聚變領(lǐng)域一直有句調(diào)侃，說永遠(yuǎn)還要三十年，好像永遠(yuǎn)是遙不可及的夢。但材料問題一旦突破，很多工程瓶頸跟著就松了，造不出合格的鋼，再漂亮的設(shè)計(jì)也只是一張廢紙。中國用了十二年，把別人嘴里絕對不可能的鋼造了出來，還直接裝進(jìn)了在建的反應(yīng)堆。

全球清潔能源賽道上，誰攥著關(guān)鍵材料的核心技術(shù)，誰就握著主動(dòng)權(quán)。被人說不可能的時(shí)候，低頭悶聲干事兒，真的比抬頭爭輸贏有用多了。這一次，主動(dòng)權(quán)確實(shí)握在了我們手里。

參考資料：人民日報(bào) 我國研制出核聚變用高性能低溫超級鋼