Бронницкий розмысел

Пояснительная бригада: древесный уголь был основным топливом для металлургии испокон веков — но именно поэтому (в т.ч.) её объёмы оставались ограниченными. Даже горнозаводской Урал, выдававший поразительные для доиндустриалного мира объёмы (потому что он и не был доиндустриальным, скорее раннеиндустриальным), чуть ли не 80% железа в мире на пике при Екатерине 2, был просто пылью на фоне того, как развернулась металлургия в Британии, Валлонии и отдельных примыкающих районах Франции в промышленную революцию — уже на каменном угле. Первыми начали переходить британцы и не от хорошей жизни -- леса на Острове были в жёстком дефиците ещё с Позднего Средневековья, а тогдашний завод это "способ эффективного использования леса"(с)(Ломоносов); зато вот с каменным углём неглубокого залегания Англии (и Уэльсу) повезло. Поначалу с качеством металла были проблемки, зато как освоились.... Так вот — всё это прошло мимо Урала. Причина банальна — каменного угля на Урале толком нет. Ну не совсем нет — у меня как раз корни из одного из единичных угледобывающих мест — но мало, да и к тем и логистику нормальную (ж/д) подвели только в 1910-х (исключение — Кизельский бассейн в нынешнем Пермском крае, туда уже в 1870-х отвели ветку первой же Уральской Горнозаводской ж/д). А принципиально решило вопрос с каменным углём (и, как следствие, уральской чёрной металлургией полноценно индустриальных масштабов) только освоение Кузбасса уже в ХХ веке, с прокладкой нескольких двухпутных веток Транссиба и установлением на нём дешёвого тарифа на перевозку угля (да, именно ради уральской металлургии изначально вводилось дотирование кузбасского угля на ж/д, ставшее к н.в. главной проблемой всей РЖД). Но вернёмся к нашим дикси-баранам. У этих каменный уголь был в изобилии — на западе Вирджинии, важнейшего штата. Но, как и на угольных месторождениях Урала до 1910-х, в период до Гражданской войны добыча велась ограниченно: не хватало железных дорог для вывоза, а южане не спешили переходить с древесного угля: леса было навалом, а за объёмами гнаться дикси было не по кайфу (едва ли не первую доменную печь на каменном угле построил в Теннесси аж в 1860... северянин). А в гражданскую войну запад Вирджинии восстал и отвалился, перейдя на сторону Севера и с тех пор образуя отдельный штат Западная Вирджиния. Сейчас это отсталейшее днище, но в последней четверти XIX века был один из главных угольных районов США, проведя все ж/д и увеличив добычу на порядок. Не зря отделялись. И вот в этом весь Юг. У них были все возможности состязаться с Севером если не на равных, то близко к тому (тем более что на момент основания США население южных штатов было больше, чем у северных) — но они предпочли кайфовать на спинах рабов (максимум — завезти немного импортных станков чтоб хотя бы четверть собираемого хлопка обрабатывать). Пожалуй, единственное, в чём они достигли весьма достойных для тогдашнего мира успехов — строительство ж/д (на той самой пятифутовой колее, которая сейчас на английском языке называется русской, она пришла к нам оттуда): https://t.me/shm512_shared/9918 Но и там, как видим, не было даже единого для всего юга стандарта колеи, и в целом строилось всё исключительно для вывоза хлопка и завоза готовой продукции, а не развития внутреннего рынка. Из-за всего этого довоенный Диксиленд напоминает Латинскую Америку. Безусловно, её самые продвинутые страны вроде Бразилии, и даже них заметно повыше — но всё же ближе к ним, чем даже к Франции, не говоря уж про Англию или Север. Ну а уж после проигрыша ГВ там и подавно лучше не стало. По сути отскочил от дна юг США только во второй половине ХХ века с появлением кондиционеров и переносом производств из ржавеющего пояса туда, где климат потеплее, а рабочая сила подешевле (да и профсоюзов поменьше). Начали тренд, кстати, ВПК и прочие окологосконторы при президенте-демократе (тогда юг ещё оставался монопартийным демократическим, solid south) FDR. Ну и нефтедобыча в Техасе и Луизиане, конечно, помогла. Так возник Солнечный Пояс (и заодно его тёмная ипостась — Пояс Рака).

Гипотеза. Отставание России в развитии железоделательных мануфактур было не системной отсталостью, а следствием особенностей производственного уклада. Сельское хозяйство на Руси базировалось на перелоге, системе требовавшей заведомо меньше железа на душу населения чем трехпольное земледелие. Более того Великороссия всегда изобиловала легкодоступными болотными и озёрными рудами (которыми не брезговали железоделательные мануфактуры и в 18м веке, несмотря на бурное освоение Урала), лимонитом который восстанавливается древесным углём с ~400 град. цельсия. С топливом тоже не было проблем, нескончаемые леса были стабильным источником древесного угля в первую очередь берёзового. Выделку железа могли себе позволить почти все все крестьяне, ведь зимой у тебя в любом случае 3-4 месяца "безделия", за это время крестьяне спокойно делали крицу в примитивных сыродутных печах. На сошник или топорик такого производства хватало, а более и не надо было. Иронично, что такая малая индивидуальна металлургия сближала русских с кочевниками. Западноевропейский же крестьянин почти никогда не мог сам сделать себе железо, он мог только приобрести его. Тем более железа там требовалось больше. Это значит, что в Европе уже был емкий рынок, который способствовал появлению мануфактур. В России же железоделательные мануфактуры появляются веке в 17м (Тульско-Серпуховской центр черной металлургии) , и работают в основном на государство или даже экспорт, что между прочим опровергает Л.Б. Милова утверждавшего, что климатические факторы, такие как меньшее время работы мануфактуры~120 дней в году приводили к хронической убыточности.

Бланкет предполагается модульным, само топливо подкритического реактора ( Keff<<1 ) будет состоять из уравново-циркониевого сплава ( Zr-10% ), а наработка трития будет производиться за счёт утечки тепловых нейтронов из подкритичной АЗ в бланкет из ортосиликата лития. Отвод тепла будет производиться водой под давлением, как в обычных ВВЭРах. В различных источниках фигурирует электрическая мощность опытного Z-ГТР в 100 МВт, не очень понятно, учитывается ли тут потребление термоядерного драйвера. Скорее всего нет, тогда можно оценить тепловую мощность Z-ГТР в приблизительно 300 МВт. Отдельно остановимся на заявлении об Q = 30, оно не имеет под собой ни каких оснований. В статьях уважаемого Сяньцзюэ Пена для различных типов бланкета ( которые рассчитывались не только для Z-пинча но и для токамка ) фигурируют коэффициенты усиления от 4.5 до 4.75. Так что мощность ТИН можно оценить в примерно 74-63 Мвт. То есть большая часть электрической мощности будет потребляться самой установкой. Возможно ли увеличить КУ? В пределе один термоядерный нейтрон может вызвать до пяти делений U-238 ( за счёт того, что при делении нейтронами высоких энергий нейтроны второго поколения могут иметь энергию выше порога деления U-238 ), то есть КУ может быть до примерно 66. Так что тут есть куда расти. На самом деле даже более интересно в данный момент использовать такие установки скорее для наработки плутония, в том числе и для военных целей. Из нашей работы по ГТР можно оценить наработку плутония в такого рода системах на уровне 17.56 кг/год на МВт термоядерной мощности, соответственно наработка плутония в данной опытной установке ожидается в ~1300-1106 кг/год, что на уровне лучших ПУГРов времён холодной войны, но данная установка не будет требовать для своей работы дефицитный U-235, она сможет работать и на отвальном уране. Так что даже если Z-ГТР не станет источником энергии, у него найдётся военное применение)

В качестве Термоядерного источника нейтронов (ТИН ) предполагается использовать Z-машину. В ней очень мощные токи ( в миллионы ампер ) за короткий промежуток времени пропускаются через тонкие проводники ( у американцев это вольфрамовые нити в 0.1 толщины человеческого волоса, у китайцев точно они не описаны ), последние почти мгновенно испаряются. Получившаяся плазма из-за пинч эффекта сжимается, и начинает очень интенсивно излучать в рентгеновском диапазоне. Таким образом получается мощная рентгеновская вспышка, за счёт которой осуществляется радиационная имплозия топливной мишени. Радиус взрывной камеры предполагается в 7 м ( у американцев в Сандии 32 метра ), а ток силой в 60 Ма ( у американцев соответственно 20 Ма ). (Ма - мегаамперы)

Ну, не думаю, что много уважаемый Пен изобрёл когенерацию, которую у нас в России давно применяют) Журналисты опять всё переврали, новизна тут в использовании инерциального утс в качестве источника нейтронов. Так же не очень понятно, откуда журналисты взяли необходимость в 10 тоннах плутония для стартовой загрузки ГТР? Это совершенно не обязательно. Поэтому надо ориентироваться на публикации, и тот проект которому скорее всего дали зелёный свет ( или не дали, иногда этих китайцев не понять... ) описан статье Conceptual research on Z-pinch driven fusion-fission hybrid reactor от 2014го года , из которой можно заключить, что планируемый Z-ГТР должен быть устроен примерно следующим образом.

У уважаемого Пена много открытых публикаций посвящённых гибридным термоядерным реакторам. В основном там обсуждаются различные типы бланкетов ГТР и Z-пинчи. Так же он неоднократно выступал на различных открытых лекциях посвященных ГТР, и ядерной энергетике в целом. Из недавнего было весьма забавное интервью. Приведу перевод части. Концепция гибридного реактора на самом деле была предложена давно, но, согласно плану исследований того времени, для работы гибридного реактора потребовалось бы более 10 тонн плутония и большое количество дополнительной обработки. (???) По сравнению с быстрым реактором у него вообще не было преимуществ. "Гибридный реактор, который мы предлагаем сейчас, полностью отличается от прежних. Это новый тип гибридного реактора, который сочетает в себе источники термоядерных нейтронов и подкритические энергетические реакторы. Моя исследовательская группа и я начали исследования в 2008 году и предложили новую концепцию технологии реактора с подкритической энергией." Проект Z-пинч гибридного реактора, которому посвятил себя Пэн Сяньцзюэ и его исследовательская группа, позволит принципиально решить многие проблемы, с которыми сталкиваются современные реакторы на основе деления ядер, с помощью технологии ядерного синтеза и обеспечит стабильное энергоснабжение человеческого общества на тысячи или даже десятки тысяч лет. Среди них «Z-пинч-гибридный реактор» не только значительно повышает безопасность ядерной энергетики, но и реализует эффективный режим комбинированного производства тепла и электроэнергии (???), значительно повышая коэффициент полезного использования энергии.

Краткая характеристика в одном из источников 82-летний Пэн первоначально занимался разработкой ядерного оружия, прежде чем в 2000-х годах сосредоточился на термоядерной энергетике. В 1964 году он окончил Военный инженерный институт Народно-освободительной армии Китая, в настоящее время известный как Харбинский инженерный университет. Институт был основан в 1953 году, чтобы дать возможность китайским студентам изучать технологии Советского Союза. Пэн внес свой вклад в разработку первой китайской водородной бомбы, которая была создана китайским физиком Ю Минем и его командой в 1967 году. Юй был назван “отцом китайской водородной бомбы”, хотя лично он отказался принять этот титул. В 1996 году Пэн начал заниматься исследованиями, связанными с безопасностью и надежностью ядерного оружия, и изучением мирного использования ядерных взрывов. В 1999 году он стал академиком Китайской инженерной академии. В 2000 году он сосредоточился на исследованиях Z-пинча после того, как в 1997 году Национальные лаборатории Сандии совершили крупный прорыв в этой области.

Сам проект, судя по всему, двигает весьма серьёзный человек, участвовавший ещё в китайском проекте водородной бомбы, Сяньцзюэ Пен.

Относительно недавно была новость про гибридный термоядерный реактор, который Китай собирается строить в провинции Цзинань. Ну и как это обычно бывает, новости науки максимально без информативны и перевраны. А некоторые на АШ и вовсе занимаются глупой пропагандой, не понимая даже что они пропагандируют.... Ну что ж, давайте разбираться. Проект далеко не новый, в СМИ он уже фигурировал примерно два года назад. В частности здесь ( на китайском ) и здесь ( на английском ). И там фигурирует ни разу не токамак ( про который обыватели почему-то думают в первую очередь ), там Z-машина.

"Про Китайский гибридный реактор"

Комментарий автора Ну вот как-то так. Если вы спросите меня, а что же делать, то я отвечу: надо создавать центролиты и комплектовать их отечественным оборудованием ( в пределах наших возможностей конечно ). Производителям оборудования следует предоставить субсидию аналогичную той которой пользуются производители сельхозтехники. Нужно создать крупных независимых производителей отливок, что бы сформировать национальный рынок отливок. И конечно нужно обеспечить связь производства и науки. В целом мы можем не привязывать литейное производство только к потребностям нашего машиностроения. С нашей обеспеченностью ресурсами после обновления основных фондов отечественная литейная промышленность станет очень конкурентоспособной. Экспортировать смартфоны нам пока не силам, но вот отливки могут дать нам очень много.

В целом литейные мощности в период с 2008 года загружены на 30-40%. Так же для России характерно отсутствие крупных независимых игроков на рынке литья, до 80% отливок производится для внутрихолдинговых целей. Следует понимать, что литейная отрасль - это один из столпов машиностроения. В нашей стране сохранились предприятия выпускающие оборудования для литейной промышленности ( например Сиблитмаш ), мы освоили производство оборудования для перспективного ЛГМ-процесса, и даже полимерно-песчанные аддитивные установки. Но самой существенной проблемой стоит признать кадровый голод. В литейном производстве машиностроения и металлургии (по экспертной оценке) занято около 300 тыс. человек, в том числе 90% рабочих, 9,8% инженерных и 0,2% научных работников. По сути литейной отраслевой науки не осталось, её следует воссоздавать. Все литейные производства в той или иной мере сталкиваются с кадровым голодом.

Поставщик отливок на ЯМЗ немецкий завод Fritz Winter внедрил в период 2000...2014 гг. - 25 новых стержневых центров. Тем не менее совсем без успехов не обошлось. В частности произошло почти полное импортозамещение стальных отливок для вагоностроения параллельно сопровождавшееся существенным ростом производства вагонов. Ранее крупные Ж.Д. отливки импортировались в основном из Украины и Китая. Один только Кременчугский стальзавод производил данных отливок до 140 тыс. тонн в год, что на пике цен (более 10.000 US$/т) составляло около 1,5 млрд. US$ в год, в основном для России. Также «львиная» доля вагонов производства Украины направлялась в Россию.

Период "стагнации". В данный период производство отливок в целом не превышало 4.2-4.3 млн.т. в год. Характерным для текущей ситуации является увеличивающийся импорт отливок, в том числе и таких простых как крышки для люков. Так же вырос и импорт и более технологичных отливок, в частности. "Трансмашхолдинг" продолжает импортировать крупные чугунные отливки блоков тепловозных двигателей с завода SHW Casting Technologies (Германия), где используется формовочное литейное оборудование по NoBake-процессу (Фуран). Завод Fritz Winter (Германия) поставляет отливки блоков двигателей на широко известный в двигателестроении Ярославский моторный завод (ЯМЗ интегрирован в структуре Базовый Элемент - Русские машины - Группа ГАЗ - Дивизион "Силовые агрегаты" - "Автодизель").

Пока цены на ресурсы на внутреннем рынке были достаточно низкими наше литейное производство умудрялось балансировать, и пыталось модернизироваться закупками иностранного литейного оборудования ( Рис.1.), но кризис 2008 года не дал этому свершиться.

Период "падения" пришёлся на 90е годы прошлого столетия, наблюдалось существенное уменьшение производства отливок сопровождавшееся разрушением основных производственных фондов, в частности в одной лишь только в Москве закрылись около 20 предприятий, в том числе АМО “ЗИЛ”, заводы “Станколит”, “Динамо”, завод им. Войкова, на которых производили около 500 тыс. тонн литья в год. Около 60%-70% отливок приходится на транспортное машиностроение ( двигателестроение, автомобиле строение ), горнодобывающую промышленность, и запорную арматуру, так что причины сокращения производства отливок в данный периоды весьма очевидны. Затем в период "отскока" можно было наблюдать рост производства отливок вплоть до примерно 42% от уровня 1985 года. Средний возраст оборудования достиг 25 лет. Уровень автоматизации оставался достаточно низким, автоматических и полуавтоматических линиях производилось до 22% всех отливок. Пиковым для литейного производства РФ был 2008 год. После чего последовал спад в два раза. Впрочем фундаментальная причина спада производства кроется в в низкой ресурсоэффективности отечественного литейного производства. По основным ресурсам литейные предприятия России по сравнению с ЕС на тонну готовой продукции: тратят в 3 раза больше энергоресурсов; используют в 3,6 раза больше песка; используют в 161 раз больше воды.

В данной таблице я собрал отрывочную информацию из свободных источников об общем объёме производства отливок в России, и структуре производства по металлам. За 1985 и 1990 годы дана информация по РСФСР, СССР же в целом в первой половине 80хх лил до 25 млн.т. отливок из чёрных и цветных металлов. Динамику литейного производства в рассматриваемый период можно условно разделить на три периода: "падение", "отскок", и "стагнация".

Литейное производство является основной заготовительной базой машиностроения. Массовая доля литых заготовок в машиностроительных изделиях составляет 30…90 %, например по информации группы Volkswagen AG, средний европейский автомобиль имеет массу около 1185 кг, в составе которых имеются следующие материалы: 540 кг листовой стали, 130 кг чугуна, 75 кг поковок, 80 кг легких сплавов, 120 кг пластиков, 90 кг резины, 50 кг стекла, 35 кг краски и 65 кг других материалов. Содержание в среднестатистическом автомобиле деталей из чёрных и цветных металлов, произведенных путём литья, составляет 25-30 % от общей массы машины.

В свете дискуссий об отечественной промышленности, и импортозамещении в ней, следует замолвить несколько слов за незаслуженно обделённую вниманием литейную промышленность России. Когда говорят об основе машиностроения, то как правило большинство вспоминает только про металлорежущие станки, более продвинутые говорят об МОО оборудовании в целом. И лишь единицы говорят не только про металлорежущие станки с КПО, но и про литейное производство. Поэтому настал момент осветить положение дел в отечественном литейном производстве.

"Немного про литье" Статья 22го года, в целом ситуация с тех пор радикально не изменилась