Китай створив надміцну сталь CHSN01 для термоядерних реакторів

Китайські вчені розробили новий надміцний сталевий сплав CHSN01, призначений для термоядерних реакторів нового покоління. Цей матеріал значно перевершує за міцністю існуючі аналоги, що дозволить створювати компактніші, дешевші та ефективніші установки для керованого термоядерного синтезу. Сплав вже готовий до промислового використання.

Сплав CHSN01 витримує магнітні поля до 20 тесла та електромагнітне навантаження 1,3 гігапаскаля, зберігаючи пластичність. На думку головного фізика проєкту Лі Ліфенґа, сплав готовий до застосування за межами лабораторії, передає SCMP. Його межа міцності становить близько 1,5 гігапаскаля при температурі -269 °C, що приблизно на 40% вище, ніж у сталі, що використовується в реакторі ITER.

Попри пластичність та міцність новий сплав також стійкий до розтріскування і витримує 60 000 циклів увімкнення-вимкнення – повний розрахунковий термін служби китайського експериментального токамака BEST.

Що такого особливого у сплаві CHSN01?

Секрет сплаву полягає в ретельно підібраному хімічному складі. За основу інженери взяли сталь Nitronic-50, знизивши вміст вуглецю до менш ніж 0,01%, щоб уникнути крихкості при наднизьких температурах.

Водночас вони підвищили вміст азоту (до 0,3%) та нікелю, щоб зберегти пластичність металу. Мікроскопічні домішки ванадію утворюють наночастинки нітриду ванадію, які зміцнюють структуру без втрати в'язкості.

Надміцні оболонки для надпровідних магнітів є ключовим елементом токамака. Вони стримують величезні сили, що виникають під час роботи реактора. Завдяки CHSN01 інженери можуть створювати оболонки, які не деформуються під навантаженням. Це відкриває шлях до створення реакторів, які за об'ємом утричі менші за існуючі, але здатні виробляти більше енергії.

Станом на середину 2025 року на будівельний майданчик проєкту BEST у місті Хефей вже доставлено 500 тонн оболонок з CHSN01.

Потенціал CHSN01 виходить за межі термоядерної енергетики. Цей матеріал може знайти застосування в апаратах МРТ, прискорювачах частинок, поїздах на магнітній левітації та навіть у квантових комп'ютерах – всюди, де обладнання працює в умовах екстремального холоду та високих навантажень.