Китайские ученые совершили прорыв в металлургии – создали революционную сталь CHSN01, которая выдерживает температуру −269°C и магнитные поля силой 20 тесла. Этот материал уже используется в строительстве первого коммерческого термоядерного реактора BEST, который может стать прорывом в получении чистой энергии.

Двенадцать лет китайские ученые решали парадоксальную задачу. Чтобы создать искусственное солнце, нужно, чтобы одновременно было «невероятно горячо» и «экстремально холодно». В центре реактора — плазма температурой 150 миллионов градусов, а рядом с ней — магниты, охлажденные до −269°C.

Вот как это работает: чтобы получить энергию из водорода, его разогревают до температуры в 10 раз жарче температуры центра Солнца. При этом водород превращается в плазму — газ, который нельзя поместить ни в какую емкость. И да, он расплавит все. Поэтому его удерживают «в воздухе» с помощью сверхмощных магнитов.

Но есть одна хитрость: чтобы магниты стали достаточно мощными, их нужно охладить почти до абсолютного нуля — до −269°C. Только при такой температуре они становятся сверхпроводящими и могут создать магнитное поле в 400-600 тысяч раз сильнее земного и заключить плазму в «вакуумную клетку».

Именно здесь и была проблема. Магниты весят сотни тонн, создают чудовищное давление и охлаждены до сверхнизкой температуры. Нужна была конструкция, которая удержит эти гиганты и не развалится от космического холода.

Обычная сталь при таких температурах становится хрупкой как стекло — треснет от малейшего толчка. А тут еще и колоссальные магнитные силы, которые пытаются разорвать всю конструкцию. Старые материалы либо трескались от такого экстремального холода, либо деформировались под давлением. Сталь CHSN01 решает эту проблему.

Но зачем мучиться и стремиться к созданию термоядерных реакторов? Обычные атомные электростанции работают по принципу деления — тяжелые ядра урана раскалываются на части, выделяя энергию и радиоактивные отходы. Термоядерный синтез действует наоборот: легкие ядра водорода сливаются в более тяжелые, выделяя в четыре раза больше энергии на килограмм топлива. А экономика, как известно, должна быть экономной. Главные преимущества термоядерной энергетики: топливо практически неисчерпаемо (водород можно получать из морской воды), нет риска взрыва или расплавления активной зоны, радиоактивных отходов в тысячи раз меньше.

Сегодня в мире работают десятки экспериментальных термоядерных установок — японский JT-60SA, российский Т-15МД, строящийся международный ИТЭР во Франции. Но все они используют компромиссные материалы, которые выдерживают нагрузки лишь ограниченное время.

Новая китайская сталь CHSN01 решает ключевую проблему долговечности. Ученые добавили в сплав ванадий и точно отрегулировали содержание углерода и азота. Результат — материал выдерживает напряжение 1300 мегапаскалей (как если бы на каждый квадратный сантиметр давили 13 тонн) и не теряет свойств при экстремально низких температурах.

По сути, это каркас для ледяных магнитов — металлическая «одежка», которая держит сверхпроводящие катушки и не дает им развалиться от холода и давления.

Сборка китайского реактора BEST 500 началась в 2023 году, завершение запланировано на 2027-й. Если проект увенчается успехом, коммерческие термоядерные электростанции могут появиться к 2050 году. Один такой реактор мощностью 2 гигаватта сможет обеспечить электричеством 2 миллиона домов, работая на паре граммов водорода в день. Для сравнения — угольная станция такой же мощности сжигает 6000 тонн угля ежедневно.

Китайская суперсталь — это ключ к энергетической революции. Это может стать прорывом в получении практически неисчерпаемой и чистой энергии.