۳ آگوست ۲۰۲۵، عکس از نویسنده: بوجان استویکوفسکی -جعبه سیم‌پیچ TF ساخته شده از فولاد CHSN01.
رآکتورهای همجوشی هسته‌ای به آهنرباهای ابررسانای قدرتمندی متکی هستند که باید تحت میدان‌های مغناطیسی شدید و در دماهای نزدیک به صفر مطلق کار کنند. این شرایط شدید، الزامات فوق‌العاده‌ای را بر مواد ساختاری مورد استفاده تحمیل می‌کند که باید با وجود سرما و تنش، قوی و پایدار بمانند.
یافتن ماده‌ای که بتواند هر دو را تحمل کند، دانشمندان را برای دهه‌ها به چالش کشیده است. اکنون، محققان چینی CHSN01 – فولاد کم‌دما با استحکام بالا و شماره ۱ چین – آلیاژی با مهندسی ویژه را معرفی کرده‌اند که برای برآوردن این نیازها طراحی شده است.
امسال، این آلیاژ در ساخت چیزی که رسانه‌های چینی ادعا می‌کنند اولین راکتور تولید انرژی هسته‌ای همجوشی جهان است، مورد استفاده قرار گرفت و نقطه عطفی مهم در علم مواد و فناوری همجوشی را رقم زد.
بیش از یک دهه پیش، دانشمندان چینی فراتر از قابلیت‌های پروژه‌های همجوشی بین‌المللی را جستجو می‌کردند. در سال ۲۰۱۱، تیمی اولین راه‌حل مواد مناسب برای آهنرباهای راکتور همجوشی را توسعه داد.
با این حال، لی لایفنگ، محققی در موسسه فنی فیزیک و شیمی آکادمی علوم چین، محتاط ماند. او خاطرنشان کرد که در حالی که آهنرباهای راکتور تجربی بین‌المللی گرماهسته‌ای (ITER) برای کار با حداکثر ۱۱.۸ تسلا طراحی شده‌اند، راکتورهای آینده احتمالاً به میدان‌های مغناطیسی قوی‌تر و مواد پیشرفته‌تری نیاز خواهند داشت.
او همچنین خاطرنشان کرد که ITER که در فرانسه در حال ساخت است، فقط برای تحقیقات طراحی شده است و برخلاف راکتور همجوشی برنامه‌ریزی‌شده چین، برق تولید نخواهد کرد.
از این رو، در سال ۲۰۱۷، لی ماده جدیدی را در کنفرانس بین‌المللی مواد برودتی در ایالات متحده ارائه کرد. با این حال، بسیاری از کارشناسان خارجی تردید داشتند و معتقد بودند که بهبود فولاد ضد زنگ ۳۱۶LN استاندارد ITER – که از قبل برای شرایط همجوشی شدید طراحی شده بود – عملاً غیرممکن است و نیازی به رویکرد جدید نمی‌بینند.
تا سال ۲۰۱۷، محققان چینی با افزودن وانادیوم و تنظیم سطوح کربن و نیتروژن برای بهبود استحکام و چقرمگی فولاد به پیشرفت‌هایی دست یافته بودند. با این حال، این ماده از عملکرد درجه همجوشی برخوردار نبود.
این موفقیت تا سال ۲۰۲۰ حاصل نشد، زمانی که فیزیکدان مشهور، ژائو ژونگشیان، شروع به شرکت در جلسات تیم کرد. ژائو، متخصص برجسته فیزیک برودتی و برنده جایزه برتر علمی چین در سال ۲۰۱۷، مدت‌ها بر اهمیت مواد در فناوری‌های ابررسانا تأکید کرده بود. مشارکت او به تغییر روند پروژه در زمانی بحرانی کمک کرد.
در سال ۲۰۲۱، چین استانداردهای سختی را برای مواد راکتور همجوشی خود تعیین کرد: استحکام تسلیم ۱۵۰۰ مگاپاسکال و افزایش طول بیش از ۲۵٪ در دماهای برودتی. لی جیانگانگ، متخصص همجوشی، توسعه فولاد پیشرفته را ضروری خواند. در همان سال، لی لایفنگ رهبری راه‌اندازی یک اتحاد تحقیقاتی ملی برای ایجاد یک فولاد برودتی داخلی جدید را بر عهده گرفت که مؤسسات، شرکت‌ها و متخصصان جوشکاری را متحد می‌کرد.
در آگوست ۲۰۲۳، تأیید شد که فولاد CHSN01 استانداردهای کلیدی را برآورده می‌کند، میدان مغناطیسی ۲۰ تسلا را تحمل می‌کند و تنش ۱۳۰۰ مگاپاسکال را با مقاومت خستگی بالا تحمل می‌کند. CHSN01 اکنون در راکتور همجوشی BEST چین استفاده می‌شود که مونتاژ آن از ماه مه 2023 آغاز شده و قرار است تا سال 2027 تکمیل شود.
از بیش از 6000 تن قطعات مونتاژ شده برای این راکتور، 500 تن روکش رسانا از فولاد CHSN01 تولید داخل ساخته شده است که چین همچنین قصد دارد آن را فراتر از پروژه‌های همجوشی به کار گیرد.
