W świecie, gdzie technologie energetyczne wciąż poszukują świętego Graala – efektywnej i czystej energii – Chiny dokonały znaczącego przełomu, wprowadzając na scenę ultramocny materiał o nazwie CHSN01 (China high-strength low-temperature steel No 1). Ta stal kriogeniczna o wyjątkowej wytrzymałości jest jednym z kluczowych elementów pierwszego na świecie reaktora fusion do wytwarzania energii z syntezy jądrowej, który jest obecnie w budowie.
Informacja o tym spektakularnym osiągnięciu została podana przez South China Morning Post (SCMP) i stawia Chiny w elicie światowej nauki o materiałach oraz czyni je czołowym graczem na polu przyszłych technologii energetycznych i nie tylko.
Czym jest stal CHSN01 i dlaczego jest przełomowa? Droga do sukcesu
Stal CHSN01 to specjalistyczny stop zaprojektowany do pracy w warunkach ekstremalnego chłodu, bliskiego zeru absolutnemu (-273,15°C), gdzie tradycyjne materiały stają się kruche i zawodzą. Co więcej, jest w stanie wytrzymać działania silnych nadprzewodzących magnesów w polach magnetycznych o natężeniu do 20 Tesli – wartość porównywalna do pola magnetycznego używanego w zaawansowanych eksperymentach fizycznych i medycznych.
- Wytrzymałość na naprężenia: około 1300 MPa, co oznacza ogromną odporność na odkształcenia pod wpływem sił mechanicznych.
- Lepsza odporność na zmęczenie materiału niż tradycyjne stopy stosowane w podobnych warunkach.
Jak podkreślił czołowy fizyk chiński, Zhao Zhongxian: „Oprócz zastosowań w nadprzewodnictwie, stal ta może być również używana w innych pokrewnych dziedzinach”, otwierając pole do szerokiej gamy zastosowań, od energetyki po lotnictwo czy medycynę.
Historia CHSN01 to nie była błyskawiczna eksplozja pomysłu, ale dekada ciężkiej, konsekwentnej pracy zespołu badawczego pod kierownictwem Li Laifenga z Chińskiej Akademii Nauk. Początkowo bazowano na standardowej stali nierdzewnej z dodatkiem azotu. Następnie do stopu wprowadzano wanad oraz precyzyjnie kontrolowano stosunek węgla do azotu, co doprowadziło do powstania unikalnej struktury materiału o ekstremalnych własnościach.
Prace te zyskały niezwykły charakter, gdyż w 2011 roku Międzynarodowy Eksperymentalny Reaktor Termojądrowy (ITER) we Francji doświadczył klęski – stal kriogeniczna uległa tam kruchości podczas testów, hamując dalszy rozwój projektu. Chiński zespół odwrotnie, potraktował tę porażkę jako wyzwanie, a nie koniec drogi.
Zhao Zhongxian studził nadmierny sceptycyzm otoczenia: „Nie ufajcie ślepo zagranicznym autorytetom. Ta sprawa jest warta podjęcia.” To właśnie ta wytrwałość i wiara w sukces przyniosły imponujące efekty.
Spełnienie rygorystycznych specyfikacji i udział w reaktorze BEST
W 2021 roku chińskie ośrodki badawcze ustaliły bardzo wysokie wymagania jakościowe dla materiału, które musiał spełniać stal kriogeniczna:
- Granica plastyczności na poziomie 1500 MPa,
- Wydłużenie powyżej 25% w temperaturach kriogenicznych,
co miało umożliwić budowę kompaktowych reaktorów fuzyjnych, które staną się ważnym fundamentem energetycznym Państwa Środka.
We współpracy z High-Strength Steel Research Alliance — zrzeszeniem instytucji naukowych i firm branży — oraz dzięki technicznym forum i niezależnym testom, stal CHSN01 zostało oficjalnie zatwierdzone.
Już w sierpniu 2023 roku CHSN01 została wdrożona do produkcji, a 500 ton płaszczy przewodników z 6000 ton materiałów budujących Burning Plasma Experimental Superconducting Tokamak (BEST) będzie wykonanych właśnie z tego materiału. Tokamak BEST, którego budowa ma się zakończyć do 2027 roku, ma stać się reaktorem pionierskim o globalnym znaczeniu.
Opracowanie CHSN01 to nie tylko sukces na potrzeby syntezy jądrowej. Możliwość produkcji ultramocnej stali kriogenicznej o tak wyjątkowych właściwościach otwiera szerokie spektrum zastosowań, od nowoczesnych maszyn medycznych na polu magnetycznego rezonansu jądrowego (MRI), po technologie lotnicze i kosmiczne pracujące w chłodnym, ekstremalnym środowisku.
CYNICZNYM OKIEM: Chiński zespół złamał reguły grubej stagnacji europejskich laboratoriów ITER, pokazując, że prawdziwa innowacja to wbrew sceptykom i „autorytetom” nie pytanie o pozwolenia i koncesje, ale upór, próbowanie i poszukiwanie rozwiązań tam, gdzie inni widzą ścianę. A że lata badań to koszty? Cóż, przyszły, potężny reaktor pali się żądzą sukcesu i pieniędzmi państwa, które nie lubi być drugim.
Opracowanie CHSN01 stanowi kamień milowy w globalnej rywalizacji o technologiczną dominację i źródła czystej energii. Jego zastosowanie w pierwszym na świecie reaktorze fuzyjnym nie tylko potwierdza potencjał Państwa Środka, lecz także sygnalizuje możliwy początek epoki, w której synteza jądrowa stanie się realną alternatywą dla paliw kopalnych i energetyki atomowej opartej na rozszczepieniu.
CHSN01 może stać się fundamentem nowoczesnych technologii jutra – bo przyszłość energii to już nie marzenie, lecz coraz bardziej realna rzeczywistość.
