外媒曾言“绝对不可能”！中国已能制造出足以进行核聚变的超级钢

2026年4月，合肥科学岛的BEST装置工地上，500吨CHSN01超级钢已经到位，等待安装进聚变堆的核心部位。就在不到一年前，西方科技媒体还用＂绝对不可能＂来形容这件事。

八年前，中科院等离子体所的研究团队在一次国际交流中展示了一项低温钢材的技术方案，台下有外国专家当场撂话称＂绝对不可能＂。

如今这批钢材已经从实验室小样变成了工业化产品，默默进入了总装环节。

这个反转来得不算突兀，但确实值得说道说道。先说一个基本背景：为什么核聚变这事卡在了一块钢上。

很多人关注核聚变，焦点往往放在＂几亿度的等离子体怎么约束＂这类听起来很炫的物理问题上。但工程上真正卡脖子的环节，常常是那些不太起眼的基础材料。

聚变堆的核心是用超导磁体产生强磁场来约束等离子体，而磁体工作时需要冷却到零下269度——离绝对零度只差4度。在这种极端低温下，钢材的性能会发生剧变，变脆、变硬、容易断裂，偏偏磁场产生的电磁力又在持续拉扯它。

过去几十年，国际聚变界一直用的是316LN这类传统低温不锈钢。这些合金在液氦温度下性能良好，但在4.2K下屈服强度上限仅为0.9-1.1吉帕，且在反复循环下延展性开始下降，这些限制使得ITER的磁场上限被卡在11.8特斯拉。

打个比方，这就像你想让一座桥承受更大的车流量，但桥墩的承重已经到了极限。想要更强的磁场，就得让钢扛住更大的电磁应力；扛不住，要么反应堆做大做笨重，要么磁场降档将就用。

两个选项都不利于聚变走向实际发电。这里有一个值得深入分析的问题：为什么＂强度＂和＂韧性＂的兼顾如此困难？

在常温下，让金属变硬不难，加碳就行；让金属有韧性也不难，调合金比例就行。难的是在零下269度的极端低温下，两者同时满足。

温度一低，金属内部原子排列的运动空间大幅缩小，材料本来有的塑性变形能力会急剧下降，硬是硬了，但一受力就脆断。这不是单纯的＂配方不对＂的问题，而是材料物理层面的根本性矛盾。

所以国际同行说＂不可能＂，倒也不完全是偏见，而是对这一物理矛盾的悲观判断。中国团队的破解思路有独到之处。

李来风团队以氮强化奥氏体钢为基底，将碳含量压低至0.01%以下，氮含量提升至0.30%，并微调镍比例，最终在钢基体中析出仅几纳米大小的氮化钒颗粒。

通俗点说，碳太多会在低温下形成脆性碳化物，像玻璃渣一样让钢变脆，所以先把碳几乎清零；然后靠氮和镍来维持金属在极低温下的柔韧相态；最后加微量钒形成纳米级的小颗粒，像无数个极小的铆钉，卡住金属内部的晶体结构不让它在受力时滑移。

这种＂减碳增氮加铆钉＂的策略，走的不是西方传统思路，而是另辟蹊径。这里有个细节值得注意。

钢研总院联合中科院多个研究所共同攻关，从2021年11月正式启动技术攻关，仅用两年时间就取得了突破性进展。但更早的基础研究其实可以追溯到十年前。

这一需求引发了一场长达12年的材料攻关。换句话说，前面近十年是在试错、积累数据、摸索技术路线，2021年之后才集中力量冲刺。

这种＂长期基础研究+短期集中攻关＂的模式，在中国的科技突破案例中反复出现。没有前面那些年的＂慢功夫＂，后面两年的快速突破不可能发生。

CHSN01最终交出的数据确实够硬。在4.2K下，CHSN01能维持约1.5吉帕的屈服应力，同时断裂前延伸率仍超过30%，其强度比ITER选用的316LN铠装层高出约40%。

更关键的是工程耐久性——经历60000次开关循环（相当于BEST装置的整个寿命工作量）后，它仍能保持这些性能。6万次循环对应的是BEST整个20年设计寿命，这意味着装上去之后不需要更换。

对于一台造价几十亿的聚变堆来说，核心结构件的寿命与装置同步，这在工程经济性上的价值是非常大的。从实验室到量产，中间还隔着一道工业化的鸿沟。

团队突破了高精度铠甲轧制技术瓶颈，让铠甲尺寸精度误差不超过±0.02毫米，6吨级大锻件在5000毫米长度上实现＂零缺陷＂。2024年12月7日CHSN01商标正式注册，标志着从研发转入产业化阶段。

截至目前，合肥BEST聚变装置已获约300吨铠甲和200吨线圈盒直线段的超级钢供货，完成了全球最大规模的工程验证。这不再是概念验证或样品展示，而是实打实地进了工程流水线。

但材料只是拼图的一块。要理解CHSN01的真正意义，得把它放进中国聚变产业的大盘子里来看。

中国聚变布局，跟五年前已经完全不一样了。合肥目前已建成全球领先的聚变装置集群，依托EAST、BEST和CRAFT三大核心装置，覆盖了从基础研究、关键技术攻关到工程验证的完备创新链条，聚变相关专利数量占全国总量的37%。

关于BEST装置本身的进度：BEST预计2027年建成，目标聚变功率20兆瓦至200兆瓦，演示聚变能发电；2030年实现＂第一度电＂。

如果CHSN01让磁场从11.8特斯拉提升到20特斯拉水平，等离子体约束压力提升约四倍，反应堆就可以做得更紧凑。紧凑意味着什么？

意味着造价低、建设周期短、维护方便——这些正是聚变从科学实验走向商业发电必须解决的经济性问题。与此同时，2026年初的几件事让整个聚变赛道明显加速。

1月2日，中科院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所科研团队宣布，EAST实验证实托卡马克密度自由区的存在，找到突破密度极限的方法，相关成果发表在《科学进展》。

密度极限是制约聚变功率输出的关键瓶颈之一，这一突破为后续BEST装置的高参数运行提供了物理支撑。同月，能量奇点的洪荒70全球首台全高温超导托卡马克装置成功实现120秒稳态长脉冲等离子体运行。

制度层面的配套也跟上了节奏。2026年1月15日，《原子能法》正式施行，明确支持受控热核聚变。

＂十五五＂规划将聚变能纳入未来产业重点方向。2026年1月16日，聚变金融机构联盟正式成立，由15家机构联合发起，汇集130家优质金融投资机构及创新平台。

法律框架、产业政策、金融工具，三根柱子同时搭起来，这在中国聚变发展史上是头一次。有人可能会问：国际上其他国家在干什么？

根据最新时间表，ITER启动时间推迟到2034年，比此前计划晚了9年，而＂利用可控核聚变产生能量＂的目标可能到2039年才能实现。资助者已经为该项目提供了约220亿美元，还需追加约50亿欧元。

ITER的困境不单纯是技术问题，更是一个多国协调机制在超级复杂工程中的效率瓶颈。35个国家各自制造部件，标准不统一，决策链条长，加之新冠疫情导致供应链中断，拖延几乎是必然的。

再看美国私营企业。CFS正在建设的SPARC托卡马克预计2026年实现首个等离子体，2027年验证净聚变能量增益。

CFS的路线和中国有共通之处，都是走高场紧凑型方案，但两者的支撑体系不同。CFS依赖风险资本和科技巨头（谷歌、英伟达）的投资，B2轮融资8.63亿美元，累计融资额接近30亿美元。

中国走的是＂国家队+民营企业＂双线并进的路子，两支＂国家队＂分别由中科院和中核集团主导，民营企业能量奇点、星环聚能等也在快速推进。这两种模式各有优劣。

美国模式灵活，迭代快，但资本市场讲究回报周期，一旦进展不及预期，资金可能收缩。中国模式在长周期投入上有制度优势，但也面临效率和市场化程度的考验。

从目前的节奏看，双方都在2027年左右瞄准Q>1（能量增益大于1）这个里程碑，这将是一场真正意义上的正面竞速。CHSN01的溢出效应也值得关注。

赵忠贤院士认为，CHSN01的影响将远不止于托卡马克。核磁共振扫描仪、粒子加速器、磁悬浮列车，甚至量子计算的稀释制冷机，其核心结构都面临着同样的低温加应力的困境。

目前CHSN01已开始向航天深低温贮箱、氢能储运装备等领域延伸。一种材料的突破带动多个高端装备领域的升级，这种＂一材多用＂的技术溢出在工业史上并不少见，但每次出现都意义重大。

结合全球大背景来看，核聚变赛道的升温有更深层的驱动力。AI算力需求暴涨正在重塑全球电力格局，AI能耗的增长为核聚变投资热度的提升提供了强大的驱动力。

据美国聚变工业协会7月发布的报告，过去5年全球聚变行业总投资额从19亿美元飙升至97亿美元。谷歌、微软、英伟达纷纷签署聚变电力采购协议或直接投资聚变公司。

能源焦虑不再是某一个国家的问题，而是全球科技产业共同面对的结构性挑战。在这个背景下，谁掌握了聚变关键材料和核心装置技术，谁就在未来能源竞争中握有主动权。