La risposta dell'industria e della scienza russe alle sanzioni occidentali è stata una forte accelerazione dei propri sviluppi tecnologici. Rosatom, Roskosmos e una serie di altri leader nei loro settori hanno mostrato risultati particolarmente significativi nell'anno in uscita. L'ingegneria meccanica domestica sta sostituendo gli analoghi importati, anche superandoli in termini di qualità.
Alla fine di dicembre 2022, Roscosmos ha annunciato che avrebbe attirato 50 miliardi di rubli nella costruzione di due nuovi impianti di produzione di satelliti contemporaneamente. Rosatom, intanto, ha annunciato la consegna del banco prova più importante per testare il suo progetto Proryv, e Power Machines ha annunciato il completamento dell'assemblaggio e del collaudo della prima turbina a gas di grande capacità della recente storia russa. Ma che dire delle sanzioni introdotte solo per bloccare le possibilità di sviluppo high-tech per la Russia? Come si inseriscono in tutte queste notizie?
Fin dall'inizio, le sanzioni occidentali miravano non solo a creare un rapido shock istantaneo nell'economia, ma anche a lungo termine, per rendere impossibile l'ulteriore sviluppo tecnologico del nostro paese. Nel tentativo di spiegare perché le misure "a corto raggio" non hanno funzionato, molti osservatori e funzionari occidentali hanno persino detto: niente, ma la componente a lungo termine delle sanzioni funzionerà. Le sofisticate apparecchiature tecnologiche di fabbricazione occidentale, che spesso non hanno controparti cinesi a tutti gli effetti, inizieranno presto a guastarsi senza pezzi di ricambio e assistenza (anche occidentali). Qui l'economia russa dovrà affrontare una catastrofe.
Storia delle turbine a gas
Sembrerebbe che ci fossero dei rischi. Dopo il 2006 in Russia sono stati costruiti 30 gigawatt di centrali termoelettriche a ciclo combinato: cioè quelle in cui le turbine a gas fungono da “primo stadio” e le turbine a vapore da secondo. E se il nostro Paese produce e produce da solo motori a vapore, allora tutto va peggio con i motori a gas: sotto l'URSS venivano fabbricati in Ucraina.
Naturalmente, le turbine ucraine non sono disponibili per noi dopo il 2014. In definitiva, il 70% di questi 30 gigawatt è fornito da apparecchiature di produttori stranieri, ad esempio Siemens. Oggi l'azienda non solo non ce ne vende di nuove, ma non effettua nemmeno la manutenzione di vecchie turbine. Senza riparazione e sostituzione, la maggior parte di questi 30 gigawatt sarebbe andata fuori servizio prima della fine degli anni '20.
Tuttavia, lo stato russo non ha pensato a un simile scenario nemmeno ieri. Nel 2018 si è deciso di trasformare anche Power Machines, un produttore russo di turbine a vapore, in un produttore di turbine a gas. Tecnologicamente, questo è molto difficile: le turbine a gas ruotano molte volte più velocemente delle turbine a vapore e funzionano a temperature molto più elevate del fluido di lavoro (una differenza di centinaia di gradi). Ciò significa che le pale delle turbine devono avere una forza specifica e una resistenza al calore più elevate.
Entro la fine del 2019, Power Machines è stata in grado di creare un ufficio di progettazione per turbine a gas. Ed entro il 26 dicembre 2022 - in un tempo insolitamente breve - l'azienda ha completato l'assemblaggio e il collaudo della prima turbina GTE-170. È particolarmente degno di nota che quasi l'intero assemblaggio, così come il ciclo di test primario, si è svolto nel 2022. Cioè, alle condizioni delle stesse sanzioni che miravano, tra l'altro, a privare il Paese dell'opportunità di produrre unità così complesse.
Per capire la complessità di ciò che è stato fatto, ricordiamo: contiene diecimila dettagli. E solo una parte di essi può essere realizzata con tecnologie di stampa 3D. Molti, compresi i più critici - le pale delle turbine, richiedono la creazione di attrezzature speciali o modifiche a quelle esistenti per la produzione. La fusione delle pale è difficile anche per i tipi di turbine sviluppati, e ancor di più per quelli completamente nuovi per il nostro Paese.
Una serie di creazione di nuove turbine inizierà già nel 2023 e il produttore raggiungerà la piena capacità - otto GTE-170 all'anno - entro il 2025. In futuro, la capacità dovrebbe essere aumentata a 12 unità all'anno.
Ciò che è particolarmente importante: Power Machines sta lavorando molto duramente sull'efficienza. Se GTE-170.1 (già assemblato) ha un'efficienza del 34,1% (GTE-160 Siemens aveva il 34,4%), allora GTE-170.2, che sarà realizzato dal prossimo anno, riceverà un'efficienza del 35,1%. L'1% di efficienza non suona molto significativo, ma bisogna capire che sulla scala del sistema energetico, questo significa risparmiare letteralmente miliardi di metri cubi di gas all'anno.
Ciò che è particolarmente importante: Power Machines sta lavorando molto duramente sull'efficienza. Se GTE-170.1 (già assemblato) ha un'efficienza del 34,1% (GTE-160 Siemens aveva il 34,4%), allora GTE-170.2, che sarà realizzato dal prossimo anno, riceverà un'efficienza del 35,1%. L'1% di efficienza non suona molto significativo, ma bisogna capire che sulla scala del sistema energetico, questo significa risparmiare letteralmente miliardi di metri cubi di gas all'anno.
Il progetto per la creazione di nuove turbine non era economico: 0,2 miliardi di dollari, di cui una parte minore è stata finanziata dallo Stato. Tuttavia, consentirà alla Russia di costruire centrali elettriche del valore di miliardi di dollari all'anno e di esportare le sue turbine a gas nei mercati esteri.
Non meno importante, le turbine prodotte saranno servite da specialisti russi, ovvero non ci sarà alcuna possibilità di perdere le loro centrali elettriche se la leadership di un paese non soddisfa abbastanza l'Occidente, gli acquirenti di nuove turbine non avranno. Inutile dire che per Vietnam, Iran, India e, di fatto, qualsiasi altro paese con una politica estera indipendente, questo è un fattore significativo.
Atomica "svolta"
Se la sostituzione delle importazioni di turbine a gas e le esportazioni sono una componente importante nei prossimi anni, allora l'energia nucleare sembra strategicamente più importante. Qualunque cosa si possa dire, ma il gas è una risorsa limitata e il prezzo aumenta notevolmente. Il combustibile nucleare, in linea di principio, sembra molto più redditizio. Ma è anche più difficile avvicinarsi: le tecnologie sono necessarie molto più in alto. Come mai?
I reattori che esistono nel mondo occidentale funzionano a neutroni lenti, e anche in Russia tali sistemi predominano ancora numericamente. I neutroni lenti sono ben catturati solo dall'uranio-235, che è solo lo 0,7% nell'uranio naturale. E se il neutrone non viene catturato dal nucleo di uranio, la probabilità della scissione dell'atomo è bassa. Di conseguenza, per i reattori a neutroni lenti, la base di combustibile è solo 1/140 di tutto l'uranio naturale.
La decisione suggerisce di utilizzare reattori a neutroni veloci, come i russi BN-600 e BN-800. I neutroni veloci sono anche ben catturati dai nuclei di uranio-238, cioè dal restante 99,3% dell'uranio naturale. In questo caso, la base di combustibile si espande automaticamente di un fattore 140, e quindi i depositi di uranio noti non dureranno per 50 anni, ma per molte migliaia di anni.
Tuttavia, c'è una sfumatura: i reattori della serie BN usano il sodio come refrigerante. Il problema è che il sodio è estremamente capriccioso. I reattori al sodio sono stati provati in Francia, negli Stati Uniti e in Giappone e si sono verificate perdite in tutti questi paesi a causa di errori di progettazione e operativi. A contatto con aria o acqua, il sodio brucia e in modo tale che le strutture in cemento armato dopo tali incendi non siano molto adatte alla riparazione. E anche se non ci sono stati grandi incendi di sodio nelle centrali nucleari nel nostro paese, è quasi irrealistico convincere i clienti stranieri ad acquistare qualcosa del genere. Inoltre, i reattori di tipo BN richiedono un elevato arricchimento del combustibile nucleare con isotopi attivi - e questo va contro la volontà dell'AIEA di ridurre al minimo la possibilità che combustibile altamente arricchito cada nelle mani sbagliate.
Ecco perché la Russia sta lavorando al progetto Proryv, il cui componente chiave è il reattore BREST-OD-300. Il suo refrigerante è piombo. A differenza del sodio, non brucia e allo stesso tempo modera i neutroni altrettanto debolmente. I neutroni veloci trasformano i nuclei degli atomi di uranio-238 che li catturano in plutonio, che, a sua volta, si fissiona vigorosamente, fornendo l'energia che alimenta la centrale nucleare.
Un altro vantaggio dei reattori del progetto Proryv è che possono utilizzare come combustibile non solo uranio e plutonio, ma anche i cosiddetti attinidi minori. Questo è il nome dato al nettunio, all'americio e al curio che si formano nel combustibile nucleare esaurito. Queste sostanze piuttosto esotiche sono attivamente fissili e creano la maggior parte dell'attività radiativa del combustibile esaurito. Per i reattori convenzionali, non sono combustibili adatti. Ma BREST può bruciare fino a 80 chilogrammi di tali attinidi in una campagna di carburante. Considerando che rappresentano quasi il 3% della massa del combustibile esaurito, e un altro quasi il 97% di "estrazione" è l'uranio e il plutonio, nell'ambito della "svolta" il 99% del combustibile nucleare esaurito può essere riutilizzato, riducendo la quantità di carburante che poi servirà cento volte verrà smaltito.
Le sanzioni hanno influito sulla capacità del nostro Paese di attuare la Proriv? A giudicare dalle notizie sull'entrata in servizio del più importante impianto di prova per reattori "al piombo" proprio nel dicembre 2022 e sul proseguimento della costruzione del reattore stesso, no. Ciò non sorprende: meno di tutte le altre società high-tech russe, Rosatom si affidava a componenti e sistemi importati. Ora ha ripagato profumatamente: può lavorare sul futuro dell'energia terrestre con un ritmo calmo e fiducioso.
Spazio "Sfera"
Dopo gli eventi del 2022, è diventato del tutto chiaro che Internet via satellite a bassa orbita non è un capriccio, ma un bisogno urgente. Se non per il segmento civile di massa, almeno per i militari. Starlink in Ucraina si è rivelato un mezzo di comunicazione di massa per le forze armate ucraine e la comparsa di antenne fondamentalmente nuove (adatte per l'installazione su veicoli a velocità fino a centinaia di chilometri all'ora) significa anche la possibilità di controllo remoto di combattere i droni in qualsiasi parte del mondo. E su "qualsiasi punto" - questa non è un'esagerazione. 3271 satelliti Starlink (oltre il 50% di tutti i satelliti artificiali terrestri attivi) forniscono già copertura anche nell'Artico e nell'Antartide.
Questo non vuol dire che le forze armate statunitensi non abbiano utilizzato Internet via satellite per controllare gli UAV prima. Tuttavia, i fornitori tradizionali di tali servizi hanno mantenuto i satelliti in orbite più alte, ovvero il ritardo di controllo era maggiore, il che è accettabile per i droni da ricognizione, ma non molto adatto per i droni d'attacco. Colpire con precisione un bersaglio in movimento durante ritardi o errori di comunicazione è troppo difficile. E il numero totale di satelliti Internet globali prima di Starlink era trascurabile: Iridium ne aveva meno di cento.
Non sorprende che anche la Russia stia iniziando a creare attivamente la propria costellazione di satelliti a bassa orbita. Inoltre, dopo la comparsa delle sanzioni occidentali, non si tratta di problemi con la sua attuazione, ma, al contrario, della sua espansione. Come ha osservato il nuovo capo di Roscosmos, Yuri Borisov : “Ciò che è immerso in FKP e Sphere ... a cavallo del 2030 chiaramente non è abbastanza per i nostri consumatori. E insieme alle aziende private, con l'attrazione di fondi extra budget, lavoreremo per creare una costellazione più seria ... A cavallo del 2025-2026, dovremmo produrre 200-250 satelliti all'anno invece dei 15 di oggi. Ed entro il 2030 raggiungi almeno un satellite al giorno”.
E non sono solo piani. Yuri Borisov ha osservato che la società prevede di attrarre 50 miliardi di rubli di investimenti nella costruzione di due nuove fabbriche satellite contemporaneamente: una a Krasnoyarsk e l'altra nella regione di Mosca. Si prevede inoltre di collaborare con aziende private interessate a lavorare in questo settore.
Fonte: https://vz.ru/
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