Пентагон завоевывает редкие земли

В начале этой недели на интернет-сайте Пентагона появилась публикация, в которой утверждается, что американское оборонное ведомство «в последние месяцы серьезно продвинулось в достижении цели по развитию внутренних цепочек поставок, призванных обеспечить стабильный доступ к редкоземельным материалам, необходимым для производства постоянных магнитов, используемых во многих системах военного назначения».

Как следует из публикации, управление программы расширения производственных возможностей и инвестиций министерства обороны США приступило к реализации пятилетней программы инвестиций в редкоземельные металлы, направленной на создание внутренних мощностей «от добычи до магнита» (mine-to-magnet) по всем критическим узлам цепочки поставок редкоземельных металлов.

Эти критические узлы включают в себя поиск источников сырья, разделение, обработку, металлизацию, легирование и конечное производство постоянных магнитов.

В обзоре также приводятся комментарии Лоры Тейлор-Кейл, помощника министра обороны США по вопросам политики в области укрепления промышленной базы, которая уточнила, что недавно опубликованная Национальная стратегия развития оборонной промышленности станет основой для создания модернизированной экосистемы оборонпрома, одним из важных элементов которой и является новая инвестпрограмма по редким землям.

По словам Тейлор-Кейл, «устойчивые цепочки поставок крайне важны для достижения этой цели. И США больше не могут позволить себе полагаться на зарубежные источники поставок критически важных компонентов».

Напомним, что Китай фактически монополизировал мировой редкоземельный рынок, обеспечивая, по текущим оценкам, более 85% переработки и разделения редкоземельных материалов и 92% глобального производства постоянных магнитов на их основе.

Лора Тейлор-Кейл, помощник министра обороны США по вопросам политики в области укрепления промышленной базы

defense.gov

Новая оборонно-промышленная стратегия

В январе 2024 года Пентагон представил новую Национальную стратегию развития оборонной промышленности (National Defense Industrial Strategy, NDIS). В этом 59-страничном документе впервые обозначены основные долгосрочные задачи, которые будут определять дальнейшие действия министерства обороны и приоритизацию ресурсов «с целью создания современной, устойчивой оборонной промышленной экосистемы».

Новая промышленная стратегия Пентагона сфокусирована на четырех ключевых областях, «имеющих решающее значение для создания модернизированной экосистемы оборонной промышленности в течение следующих трех‒пяти лет». Это «создание устойчивых цепочек поставок, повышение уровня квалификации рабочей силы, гибкие механизмы закупок и использование методов экономического сдерживания».

В частности, стратегия предусматривает ряд мер по созданию устойчивых цепочек поставок, включая создание государственно-частных партнерств («структур совместного использования», призванных стимулировать участие частного бизнеса в оборонных проектах), механизмов управления рисками при разработке новых технологий и т. д.

Как постулируется в NDIS, министерству обороны США «необходимо активно двигаться в направлении внедрения инновационных технологий следующего поколения, одновременно продолжая модернизировать и производить в значительных объемах обычные системы вооружений». В центре внимания Пентагона будут «новые области конкурентной борьбы, включая автономные системы, квантовые технологии, искусственный интеллект и передовые материалы». Авторы документа отмечают, что «новые технологические прорывы будут в равной степени исходить от коммерческого сектора, а не только от разработок, финансируемых государством». В NDIS также в очередной раз честно признается, что министерство обороны США «в настоящее время недостаточно использует инновации и передовые технологии, изначально разработанные для невоенных целей, которые могут быть быстро и экономически эффективно адаптированы для применения в военной сфере».

Представители оборонного ведомства США тогда же официально заявили, что разработанная стратегия — «это нечто большее, чем просто рекомендательный документ», уточнив, что министерство завершает работу над планом ее практической реализации, где будут подробно описаны конкретные действия и количественные показатели, «которые позволят оценить прогресс в достижении поставленных целей».

Согласно сделанным ими анонсам, еще в феврале планировалось опубликовать «незасекреченный» обзор этого плана, а в марте — финализировать его более полную (закрытую) версию.

Впрочем, по состоянию на начало второй декады марта никаких детализированных публикаций в открытом доступе на официальном сайте Пентагона нам обнаружить не удалось.

Неодимово-железо-борные (NdFeB) магниты, которые повсеместно используются в синхронных тяговых электродвигателях, в том числе, например, для электромобилей и ветряных турбин с прямым приводом. Эти магниты обладают наилучшим соотношением мощности и веса, что позволяет делать двигатели более легкими и компактными; они устойчивы к коррозии, могут работать при высоких температурах и противостоять размагничиванию

goudsmitmagnets.com

Сверхкритические материалы

По официальной информации самого Пентагона, начиная с 2020 года американское оборонное ведомство выделило уже более 439 млн долларов на создание внутренних цепочек поставок редкоземельных элементов.

Эта сумма включает в себя различные контракты с частными и государственными компаниями для создания новых технологий разделения и очистки редкоземельных элементов, добываемых в самих США, а также для разработки усовершенствованных производственных процессов, необходимых для преобразования этих очищенных материалов в металлические сплавы и, на конечной стадии, в постоянные магниты.

Причем, хотя практически каждый из 17 редкоземельных элементов в той или иной степени используется в различных конечных продуктах (как в военной, так и во многих гражданских областях), наиболее значимые из них входят в состав электродвигателей с постоянными магнитами.

И особенно важными считаются неодимово-железо-борные (NdFeB) магниты, которые повсеместно используются в синхронных тяговых электродвигателях, в том числе, например, для электромобилей и ветряных турбин с прямым приводом. Эти магниты обладают наилучшим соотношением мощности и веса, что позволяет делать двигатели более легкими и компактными; они устойчивы к коррозии, могут работать при высоких температурах и противостоять размагничиванию.

NdFeB-магниты в настоящее время являются самыми сильными типами постоянных магнитов, доступных на рынке: их магнитная энергия примерно в 12 раз больше, чем у «обычных» ферритовых магнитов, по массе. Отметим также, что в NdFeB-магниты для изменения их рабочих свойств могут быть добавлены диспрозий (Dy), празеодим (Pr) и тербий (Tb).

Редкоземельные постоянные магниты являются важнейшими компонентами целого ряда «продвинутых» военных систем. В частности, в последнем обзоре американского военного ведомства отмечается, что они применяются в самолетах F-35 Lightning II, подводных лодках класса Virginia и Columbia, ракетах Tomahawk, различных беспилотных летательных аппаратах (в том числе Predator), в серии «умных» бомб Joint Direct Attack Munition и для фокусировки микроволновой энергии в радарных системах.

Кроме того, различные редкие земли используются в других, «немагнитных» областях военного применения, в частности в лазерных дальномерах, установленных на военно-транспортных средствах, например на танках Abrams M1A1/2, в волоконно-оптических системах связи, оптических линзах, (отполированных церием) и в звуковых преобразователях гидролокационных систем подводных лодок.

Там же приводятся и наглядные примеры суммарного веса редкоземельных металлов в отдельно взятых продуктах американского ВПК: так, для истребителя F-35 «требуется более 900 фунтов редкоземельных элементов, для каждого эсминца Arleigh Burke DDG-51 — 5200 фунтов, для подводной лодки класса Virginia — 9200 фунтов» (1 фунт = 0,45 кг).

Для истребителя F-35 Lightning II требуется более 900 фунтов редкоземельных элементов (1 фунт = 0,45 кг)

Wikipedia

И, как отметила еще одна помощница министра обороны США по обеспечению устойчивости промышленной базы Даниэль Миллер, «стратегические инвестиции министерства обороны укрепляют потенциал на всех этапах цепочки поставок редкоземельных элементов и дают четкий сигнал частному бизнесу о том, что настало время для их активного участия в процессе повышения оборонного потенциала страны… Мы находимся на пути к достижению цели по созданию устойчивой цепочки поставок, способной удовлетворить все оборонные потребности США уже к 2027 году».

Кратко перечислим далее наиболее важные из уже финансируемых Пентагоном инвестпроектов по редкоземельной стратегической программе.

Одна из ключевых американских компаний, участвующих в инициативе министерства обороны «от добычи до магнитов», — MP Materials. При финансовой поддержке директората по производству, расширению возможностей и приоритизации инвестиций Пентагона (Manufacturing, Capability Expansion, and Investment Prioritization Directorate, MCEIP) в размере 45 млн долларов MP Materials «создала единственное действующее в США комплексное предприятие по добыче и производству редкоземельных металлов и оксидов». Ожидается, что компания продолжит наращивать мощности для производства дополнительных оксидов до 2025 года, когда, по прогнозам, она выйдет на их полномасштабное производство.

Для повышения устойчивости на критически важных ранних этапах цепочки поставок финансирование MCEIP на общую сумму 288 млн долларов получила также компания Lynas USA «с целью создания второго внутриамериканского производства редкоземельных оксидов в коммерческих масштабах к 2026 году».

Компания Noveon Magnetics уже открыла производство редкоземельных магнитов в Сан-Маркосе (штат Техас), получив грант MCEIP в размере 28,8 млн долларов.

В свою очередь, благодаря гранту в размере 94,1 млн долларов компания E-VAC Magnetics тоже планирует запустить к 2025 году промышленное производство редкоземельных магнитов. В рамках этого проекта E-VAC рассчитывает параллельно развивать внутренние мощности и по производству различных редкоземельных металлов и сплавов — важнейшего промежуточного звена в цепочке поставок, связывающей ранние стадии переработки редкоземельных металлов с конечным производством магнитов.

Наконец, следует упомянуть о долгосрочной многопрофильной программе компании Rare Element Resources (RER), осуществляемой ею в тесном сотрудничестве с известной частной высокотехнологичной компанией General Atomics (GA).

Ключевой элемент программы — продвижение проекта Bear Lodge Rare Earth на северо-востоке штата Вайоминг по разработке перспективного комплексного месторождения редкоземельных металлов. За последнее десятилетие специалисты RER собрали обширные геологические данные, которые подтверждают, что Bear Lodge — одно из самых богатых в Северной Америке месторождений редкоземельных минералов, в том числе четырех основных магнитных материалов — неодима, празеодима, диспрозия и тербия.

В проекте Bear Lodge Rare Earth участвуют министерство энергетики США, которое выделило для создания демонстрационной установки 21,9 млн долларов, а также Энергетическое управление штата Вайоминг. Ее цель — совершенствование базовой технологии и «экономики» для последующей коммерциализации инновационных процессов извлечения и разделения редкоземельных металлов. Строительство этого объекта в городе Аптон, осуществляемое при участии специалистов General Atomics, планируется завершить уже в середине 2024 года.

Отдельное важнейшее направление совместной исследовательской программы RER и GA — разработка новейшей четырехступенчатой технологии регенерации и сепарации редких земель, которая представляет собой закрытую систему и рассчитана на создание эффективного процесса с нулевым сбросом, то есть предусматривает, что бóльшая часть воды и вредных химикатов, используемых в процессе, будет рециркулироваться, а не загрязнять окружающую среду.

Еще в 2022 году в Германии в филиале GA были успешно запущены два экспериментальных завода. Основное внимание специалистов было уделено отработке новых технологий производства коммерческого продукта из разделенного неодима/празеодима (Nd/Pr).