外媒：“絕對不可能”！中國制造出足以進(jìn)行核聚變的超級鋼

500噸亮閃閃的合金鋼材，整整齊齊碼放在安徽合肥的工地倉庫里。這批鋼材有個(gè)編號——CHSN01，全稱＂中國高強(qiáng)度低溫鋼1號＂。

就在幾個(gè)月前，西方科技媒體還斷言＂人類工業(yè)水平根本造不出來＂。2025年8月，美國科技媒體《每日銀河》頭版用了一個(gè)頗具戲劇性的標(biāo)題——＂絕對不可能＂，把中科院等離子體物理研究所的團(tuán)隊(duì)形容成異想天開的人。

但事實(shí)就擺在那里。這場長達(dá)12年的材料攻關(guān)，最終交出的成績單是：CHSN01可承受20特斯拉磁場和1.3吉帕的綜合電磁應(yīng)力，斷裂前延伸率約30%。

更關(guān)鍵的是，經(jīng)歷60000次開關(guān)循環(huán)后仍能保持性能完好——這相當(dāng)于BEST裝置整個(gè)設(shè)計(jì)壽命的工作量。說白了，這不是實(shí)驗(yàn)室里的＂概念驗(yàn)證品＂，而是已經(jīng)能夠上工程、扛真活的量產(chǎn)材料。

那些說＂不可能＂的人，恐怕得重新掂量一下這三個(gè)字的分量了。

被嘲笑的十二年與爭氣的一爐鋼

CHSN01的故事里，有一個(gè)特別扎心的細(xì)節(jié)。過去幾十年，國際核聚變?nèi)ψ右恢庇?16LN這類低溫不銹鋼。

這種鋼的屈服強(qiáng)度上限卡在0.9到1.1吉帕之間，再往上加磁場，鋼材就變脆、一扯就斷。ITER項(xiàng)目在2011年測試時(shí)就吃過這個(gè)大虧，材料直接失效，項(xiàng)目遭受重大挫折。

業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為316LN已經(jīng)逼近材料性能的天花板，沒人覺得還有突破空間。中科院物理學(xué)家李來風(fēng)偏偏不信這個(gè)邪。

他早在2011年就做出判斷：未來的聚變堆必然需要遠(yuǎn)超ITER設(shè)計(jì)上限的磁場強(qiáng)度，現(xiàn)有材料體系撐不住。團(tuán)隊(duì)最初把方向押在氮合金鋼N50上，結(jié)果發(fā)現(xiàn)強(qiáng)度雖然上去了，但韌性過不了關(guān)。

后來又反復(fù)調(diào)整碳氮含量，加入微量釩來優(yōu)化配方。2017年，李來風(fēng)在美國的學(xué)術(shù)會(huì)議上展示了階段性成果。

在場的國際同行們并不買賬——當(dāng)時(shí)的數(shù)據(jù)確實(shí)還不夠＂炸裂＂，嘲笑聲大概比掌聲多得多。但團(tuán)隊(duì)沒有放棄。真正的轉(zhuǎn)折點(diǎn)在2020年。

著名低溫物理學(xué)家、2016年度國家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)獲得者趙忠賢院士開始參與項(xiàng)目研討。趙忠賢在超導(dǎo)領(lǐng)域深耕超過半個(gè)世紀(jì)，2024年被授予＂人民科學(xué)家＂國家榮譽(yù)稱號。

他對超導(dǎo)磁體材料的深刻理解，幫助團(tuán)隊(duì)重新校準(zhǔn)了研究路徑。2021年，團(tuán)隊(duì)設(shè)定了極為嚴(yán)苛的目標(biāo)：低溫屈服強(qiáng)度1500兆帕、延伸率超過25%。

工程師們以氮強(qiáng)化奧氏體鋼Nitronic-50為基礎(chǔ)，把碳含量壓到0.01%以下防止脆性碳化物生成，同時(shí)把氮含量拉高到約0.30%并略微提高鎳含量，讓金屬在零下269度仍能保持韌性。

最后加入的微量釩，析出僅幾納米大小的氮化釩顆粒，卡住位錯(cuò)提高強(qiáng)度的同時(shí)不犧牲韌性。聽上去簡單，但每一步配比都是無數(shù)次試錯(cuò)換來的。

2023年，CHSN01全面通過極限測試，在4.2開爾文極低溫下屈服應(yīng)力達(dá)到1.5吉帕，比ITER老鋼材強(qiáng)40%。從被嘲笑到交出硬數(shù)據(jù)，整整走了十二年。

冰火兩重天里的材料死局

外行可能會(huì)問：不就是造塊鋼嘛，至于這么難？得先說清楚核聚變反應(yīng)堆內(nèi)部是個(gè)什么樣的＂地獄＂。

核心區(qū)域溫度高達(dá)1.5億攝氏度，是太陽核心溫度的10倍。但約束等離子體的超導(dǎo)磁體偏偏要在零下269攝氏度的液氦中工作，距絕對零度僅差4度。

一面是烈焰，一面是極寒，溫差將近兩億度——在人類工程史上，很難找到比這更變態(tài)的工況了。更要命的是磁場強(qiáng)度。

ITER被迫把磁場限制在11.8特斯拉，因?yàn)殇摬脑倏覆蛔×恕５袊鳥EST裝置的設(shè)計(jì)要求是20特斯拉。

有人可能覺得從11.8到20，不過漲了70%，有什么大不了？算筆賬就明白：磁場提升這點(diǎn)數(shù)值，等離子體約束壓力直接翻四倍。

反應(yīng)堆可以做得更緊湊、更便宜、更實(shí)用——這恰恰是核聚變從實(shí)驗(yàn)室走向電網(wǎng)的命門。所以問題的本質(zhì)是：全世界都卡在材料上。

鋼要足夠硬，才能扛住高磁場帶來的巨大機(jī)械應(yīng)力；鋼又要足夠韌，不能在極低溫下變脆炸裂。強(qiáng)度和韌性在低溫條件下往往是一對死敵，你拉高一個(gè)，另一個(gè)就塌。

這就是核聚變工程材料的＂不可能三角＂。CHSN01偏偏把這對死敵給擰到了一塊。

1.5吉帕的屈服強(qiáng)度配上超過30%的延伸率，既硬又韌。說它是材料科學(xué)領(lǐng)域的＂既要又要還要＂的典范，一點(diǎn)不為過。

一塊鋼板撬動(dòng)萬億能源版圖

CHSN01不是鎖在保險(xiǎn)柜里的實(shí)驗(yàn)室成果。2025年5月1日，BEST裝置在合肥正式啟動(dòng)總裝，比原計(jì)劃提前了兩個(gè)月。

同年10月1日，直徑約18米、重400余噸的杜瓦底座精準(zhǔn)落位，標(biāo)志著主體工程建設(shè)進(jìn)入新階段。在這座酷似科幻電影＂行星發(fā)動(dòng)機(jī)＂的工地上，500噸CHSN01鋼材正被制成導(dǎo)體護(hù)套，一車車?yán)M(jìn)總裝現(xiàn)場。

根據(jù)研究計(jì)劃，BEST將于2027年底建成，隨后進(jìn)行氘氚燃燒等離子體實(shí)驗(yàn)，力求聚變功率達(dá)到20兆瓦至200兆瓦，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)出能量大于消耗能量，演示聚變能發(fā)電。如果一切順利，它將成為人類歷史上第一個(gè)真正＂點(diǎn)亮燈泡＂的核聚變裝置。

對比之下，國際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆ITER的處境頗為尷尬。這個(gè)1985年構(gòu)想、目前在法國南部建設(shè)的項(xiàng)目，原計(jì)劃2025年實(shí)現(xiàn)首次等離子體，如今首次運(yùn)行已推遲到2034年——比最初設(shè)想晚了將近50年。

延期還將帶來額外50億歐元的成本。最關(guān)鍵的是，ITER本身不會(huì)發(fā)電，它只是個(gè)純粹的實(shí)驗(yàn)平臺。

燒錢燒了幾十年，至今連一度聚變電都沒能輸出。中國走了一條完全不同的路。除了BEST這個(gè)＂國家級實(shí)驗(yàn)裝置＂，商業(yè)力量也在蓬勃生長。

2026年1月12日，上海民營企業(yè)能量奇點(diǎn)宣布其自主研制的高溫超導(dǎo)磁體成功勵(lì)磁至20.8特斯拉，穩(wěn)定運(yùn)行150分鐘后安全退磁。

2025年7月22日，七家央企國資聯(lián)合注資約115億元，中國聚變能源有限公司在上海掛牌成立，注冊資本150億元，成為國內(nèi)注冊資本最高的商業(yè)聚變公司。政策層面同樣在鋪路搭橋。

2025年9月12日頒布的《中華人民共和國原子能法》已于2026年1月15日起施行，＂聚變＂首次被寫入國家法律。法律第十四條明確規(guī)定：＂國家鼓勵(lì)和支持受控?zé)岷司圩兊目茖W(xué)研究與技術(shù)開發(fā)。

＂白紙黑字，力度空前。與此同時(shí)，中國的＂人造太陽＂家族在2025年連續(xù)創(chuàng)紀(jì)錄：1月，EAST裝置在1億攝氏度下實(shí)現(xiàn)1066秒穩(wěn)態(tài)運(yùn)行，刷新世界紀(jì)錄；3月，＂中國環(huán)流三號＂首次實(shí)現(xiàn)原子核溫度1.17億度、電子溫度1.6億度的＂雙億度＂運(yùn)行。

11月24日，中科院＂燃燒等離子體＂國際科學(xué)計(jì)劃正式啟動(dòng)，面向全球開放BEST等多個(gè)大科學(xué)裝置平臺。法國、英國、德國等十余國聚變科學(xué)家共同簽署了《合肥聚變宣言》。

EAST負(fù)責(zé)基礎(chǔ)物理驗(yàn)證，＂中國環(huán)流三號＂攻克高參數(shù)運(yùn)行，BEST瞄準(zhǔn)聚變發(fā)電演示——三臺裝置形成了從理論到工程的完整鏈條。而CHSN01這塊超級鋼，恰恰是這條鏈條上不可替代的關(guān)鍵一環(huán)。

沒有它，20特斯拉級別的高場磁體就是空中樓閣；有了它，反應(yīng)堆的體積可以大幅縮小，成本可以顯著壓低，商業(yè)化前景才真正打開。

更值得注意的是，趙忠賢院士認(rèn)為CHSN01的應(yīng)用將遠(yuǎn)不止于核聚變——MRI醫(yī)學(xué)影像設(shè)備、粒子加速器、磁懸浮列車、量子計(jì)算稀釋制冷機(jī)，凡是涉及＂低溫加高應(yīng)力＂的場景，這種超級鋼都有用武之地。一塊鋼板的突破，撬動(dòng)的是整個(gè)高端制造的底層升級。

核聚變這條路，人類走了七十多年。＂永遠(yuǎn)還差50年＂曾是這個(gè)領(lǐng)域最著名的自嘲。

但當(dāng)500噸實(shí)打?qū)嵉某変摪察o地躺在合肥工地上，當(dāng)杜瓦底座在國慶節(jié)當(dāng)天穩(wěn)穩(wěn)落入基坑，當(dāng)法律條文里第一次出現(xiàn)＂聚變＂二字——所有人都能感覺到，那個(gè)＂50年＂的魔咒正在被打破。誰先掌握了材料，誰就握住了鑰匙。

中國科學(xué)家用十二年時(shí)間，把一個(gè)＂絕對不可能＂變成了一座正在拔地而起的聚變堆。這大概就是中國式科研最硬氣的表達(dá)方式——少說話，多煉鋼。