外媒：“絕對(duì)不可能”：中國(guó)制造出足以進(jìn)行核聚變的超級(jí)鋼

你要是三年前跟人說(shuō)，中國(guó)能造出核聚變專用鋼材，十個(gè)老外得有九個(gè)搖頭。不是他們看不起誰(shuí)，是這事兒確實(shí)太難了。核聚變反應(yīng)堆里頭的環(huán)境，金屬扛不住是常態(tài)，扛住了才叫新聞。

2025年8月，好幾家外媒集中報(bào)道了一件事——中國(guó)科學(xué)院等離子體物理研究所，把一種叫CHSN01的超級(jí)鋼造出來(lái)了。國(guó)際同行此前評(píng)價(jià)這事兒四個(gè)字：絕對(duì)不可能。

先說(shuō)說(shuō)這鋼為什么這么難造。核聚變反應(yīng)堆的核心溫度有上億攝氏度，要模擬太陽(yáng)內(nèi)部的反應(yīng)過(guò)程。可約束等離子體的超導(dǎo)磁體那一側(cè)，溫度得壓到零下269攝氏度，離絕對(duì)零度只差4度。兩頭溫差大得離譜。磁體承受的磁場(chǎng)強(qiáng)度還得到20特斯拉。高溫、極寒、強(qiáng)磁場(chǎng)，三個(gè)極端條件疊在一塊，全世界找不出幾種金屬能同時(shí)吃得消。

ITER大家應(yīng)該都聽過(guò)，35個(gè)國(guó)家一起搞的國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆，建在法國(guó)。這個(gè)項(xiàng)目2011年就吃過(guò)材料的虧。當(dāng)時(shí)測(cè)試用的低溫鋼材直接脆了，延展性沒(méi)了，整個(gè)項(xiàng)目被迫調(diào)整方案。ITER一直用的316LN不銹鋼，低溫屈服強(qiáng)度撐死也就1.1吉帕左右，磁場(chǎng)被限制在11.8特斯拉。

中國(guó)這邊很早就盯上了這個(gè)瓶頸。2011年前后，中科院物理學(xué)家李來(lái)風(fēng)就提出判斷：未來(lái)聚變反應(yīng)堆的磁場(chǎng)需求，一定會(huì)超過(guò)ITER的11.8特斯拉上限。那時(shí)候沒(méi)多少人在意這話。李來(lái)風(fēng)團(tuán)隊(duì)從十多年前開始動(dòng)手，反復(fù)調(diào)整釩、碳、氮這些元素的配比，想找出能同時(shí)兼顧強(qiáng)度和韌性的組合。進(jìn)展有一些，但離核聚變的要求還差一截。

2017年，李來(lái)風(fēng)把階段性成果帶到美國(guó)的國(guó)際低溫材料大會(huì)上做了展示。結(jié)果呢？臺(tái)下一片質(zhì)疑。不少外國(guó)專家覺(jué)得316LN不銹鋼已經(jīng)是極限了，中國(guó)人搞的這個(gè)方向根本走不通。＂絕對(duì)不可能＂這個(gè)評(píng)價(jià)，就是那時(shí)候傳出來(lái)的。但這個(gè)團(tuán)隊(duì)選擇了悶頭接著干。

2020年是一個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，趙忠賢院士開始參與項(xiàng)目研討。趙忠賢搞了一輩子低溫物理和超導(dǎo)研究，1964年從中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)畢業(yè)后就扎在中科院物理所，六十多年沒(méi)挪過(guò)窩。他是2016年度國(guó)家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)得主，2024年又被授予＂人民科學(xué)家＂榮譽(yù)稱號(hào)。這位老先生的加入，給團(tuán)隊(duì)提供了新的研究思路。

有了趙忠賢的指導(dǎo)，團(tuán)隊(duì)重新定了技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：低溫條件下屈服強(qiáng)度達(dá)到1500兆帕，延伸率超過(guò)25%。這兩個(gè)指標(biāo)放在一起看，內(nèi)行人知道有多狠。鋼材想硬就容易脆，想有韌性強(qiáng)度就上不去。兩頭都要拉滿，材料學(xué)上管這叫＂不可能三角＂。團(tuán)隊(duì)硬是啃了兩年多，一輪一輪地調(diào)配方、做測(cè)試。

2023年8月，CHSN01的全部指標(biāo)達(dá)標(biāo)了。這種鋼在20特斯拉磁場(chǎng)、1300兆帕應(yīng)力、液氦級(jí)低溫環(huán)境下，結(jié)構(gòu)完好。對(duì)比一下：ITER的磁場(chǎng)是11.8特斯拉，CHSN01直接扛住了20特斯拉。從11.8跳到20，等離子體約束壓力大約翻了四倍，這意味著反應(yīng)堆可以做得更小，成本也能大幅降低。

鋼材造出來(lái)不算完，得用上才行。中國(guó)的BEST聚變反應(yīng)堆，全稱＂燃燒等離子體實(shí)驗(yàn)超導(dǎo)托卡馬克＂，建在安徽合肥。2023年5月開始總裝，6000噸組件里有500噸導(dǎo)體護(hù)套用的就是CHSN01。到2025年5月，BEST已經(jīng)進(jìn)入總裝收尾階段，比原計(jì)劃提前了兩個(gè)月。項(xiàng)目負(fù)責(zé)人顏建文說(shuō)，不到兩年就完成了土建，各系統(tǒng)組件已達(dá)到運(yùn)行就緒狀態(tài)。

BEST跟ITER有一個(gè)根本區(qū)別得搞清楚。ITER是純科研裝置，不產(chǎn)電，它存在的意義是證明＂聚變能行＂。BEST不一樣，它的目標(biāo)是商業(yè)化發(fā)電，能量增益要做到五倍——輸出能量是輸入的五倍。這個(gè)定位一變，對(duì)材料的要求就完全不同了。壽命要更長(zhǎng)，可靠性要更高，經(jīng)濟(jì)性也得算得過(guò)來(lái)。CHSN01就是為這套標(biāo)準(zhǔn)量身打造的。

美國(guó)那邊，MIT衍生公司Commonwealth Fusion Systems在建SPARC反應(yīng)堆，也瞄準(zhǔn)2027年運(yùn)行，但能量增益目標(biāo)只有兩倍，比BEST的五倍差了不少。CNBC今年3月報(bào)道了一組數(shù)據(jù)：中國(guó)目前擁有的聚變領(lǐng)域?qū)＠麛?shù)量已經(jīng)超過(guò)世界上任何國(guó)家，聚變方向的博士生數(shù)量是美國(guó)的十倍。

再看看ITER，進(jìn)度確實(shí)讓人著急。2024年公布的最新時(shí)間表顯示，ITER啟動(dòng)時(shí)間推遲到2034年，比之前的計(jì)劃晚了整整九年。＂產(chǎn)生能量＂的目標(biāo)可能要等到2039年。這個(gè)項(xiàng)目從1985年立項(xiàng)算起，已經(jīng)四十多年了。總成本從最初的50億歐元飆到了200多億歐元，實(shí)際花費(fèi)只多不少。多國(guó)協(xié)調(diào)的效率問(wèn)題，在ITER身上體現(xiàn)得特別明顯。

CHSN01還有一個(gè)容易被忽略的亮點(diǎn)：完全國(guó)產(chǎn)化。從原料到成品，全部在國(guó)內(nèi)完成。這一點(diǎn)的戰(zhàn)略意義不比技術(shù)參數(shù)小。過(guò)去搞大科學(xué)工程，高端特種鋼材經(jīng)常卡在進(jìn)口環(huán)節(jié)。現(xiàn)在這條路自己走通了，不光核聚變能用，粒子加速器、MRI設(shè)備、磁懸浮系統(tǒng)、量子計(jì)算用的稀釋制冷機(jī)，凡是涉及低溫加高應(yīng)力的場(chǎng)景，CHSN01都有用武之地。

核聚變這條路，全世界走了幾十年，一直有人調(diào)侃說(shuō)＂永遠(yuǎn)還要三十年＂。但最近這兩三年的節(jié)奏明顯變了。中美兩國(guó)都在加速投入，技術(shù)路線也在分化。中國(guó)選了一條更激進(jìn)的路——跳過(guò)純科研階段，直接瞄準(zhǔn)商業(yè)發(fā)電。CHSN01的成功，給這條路補(bǔ)上了最關(guān)鍵的一塊材料拼圖。

2017年在美國(guó)被嘲笑＂絕對(duì)不可能＂的中國(guó)團(tuán)隊(duì)，用了不到六年，把500噸CHSN01裝進(jìn)了BEST反應(yīng)堆。BEST能不能在2027年如期建成、能不能真正點(diǎn)火產(chǎn)出能量，我們還得繼續(xù)盯著。但有一件事已經(jīng)沒(méi)什么爭(zhēng)議了——在核聚變這條賽道上，中國(guó)跑到前面去了。