Почти всю жизнь я прожил в ранее секретном городе Челябниск-70 (с виду обычный город, окруженный двумя рядами колючей проволоки, и не отмеченный на картах). Город был создан для разработки и исследования ядерных взрывных устройств. Мой дед разрабатывал в КБ датчики и измерительную аппаратуру для ядерных зарядов. Я писал уже про институт ядерных технологий. В этом посте расскажу про МИРНЫЕ ядерные взрывы. Именно мирные – это были не испытания ядерного оружия, а взрывы для хозяйственных нужд.
В период с 1965 по 1988 годы в СССР было проведено 124 мирных ядерных взрыва в интересах народного хозяйства (в том числе 117 — вне границ ядерных полигонов). Из них два («Глобус-1» в Ивановской области и «Кратон-3» в Якутии) сопровождались авариями, при которых произошла утечка продуктов радиоактивного распада.
Промышленные ядерные взрывы на территории СССР
Взрывы на выброс
Это создание каналов, водохранилищ, гаваней и так далее. В чем экономичность таких работ? В небольшом шарике сосредоточена огромная энергия. И получается, что на единицу объема стоимость ядерного взрыва намного меньше, чем у обычной взрывчатки. При этом заряд сделан таким образом, что при увеличении мощности стоимость его не растет. Низкая стоимость заложения снаряда: для обычной взрывчатки нужно создавать штольни, строить сооружения. Для заложения ядерного заряда можно использовать обычные исследовательские скважины. Обычно стоимость заряда меньше, чем бурение скважины.
Чаган
Первым в СССР экспериментом по использованию энергии ядерного взрыва в мирных целях был подземный взрыв на выброс в 1965 году на берегу речки Чаган в 80 км к западу от Семипалатинска для создания водоема большой вместимости. Мощность заряда 140 килотонн. Глубина заложения заряда 180 м. В результате взрыва образовалась воронка диаметром 520 м и глубиной 90 м.
По замыслам советских ученых, такие воронки от ядерных взрывов должны были в скором времени покрыть территорию засушливых среднеазиатских районов – только для Казахстана требовалось создать примерно сорок водоемов общим объемом до 120–140 млн. м3. Исследование показало, что для аккумуляции весенних стоков в долинах рек можно создать емкости в виде глубоких воронок, каждая из которых способна вместить до 3–5 млн. м3 воды при незначительном зеркале испарения. Задержанная с помощью воронок вода могла быть использована для нужд энергетики, орошения и предотвращения засоления Каспийского, Аральского и Азовского морей.
На протяжении нескольких лет в озеро Чаган было заселено 36 видов рыб (в том числе даже амазонские пираньи). Почти все эти виды были нехарактерны для местной фауны, и 90 % организмов погибло. У оставшихся в живых было отмечено аномальное количество мутаций и изменение внешнего вида у потомства (например, пресноводный рак чрезвычайно увеличился в размерах). В 1974 году опытную станцию закрыли.
Радиоактивное загрязнение воды озера на конец 90–х гг. оценивалось в 300 пикокюри/литр (предельно допустимый уровень загрязнения воды по суммарной радиоактивности альфа–частиц составляет 15 пикокюри/литр). До сих пор озеро используется для водопоя скота.
Так выглядит земля через 20 лет после проведения подземного ядерного взрыва в 20 км от его эпицентра
Куэльпор
В начале семидесятых годов ученые запланировали подземную разработку месторождений северной части Хибин (районы Куэльпор и Партомчорр). Руды здесь относительно бедные. Чтобы их освоение оказалось экономически выгодным, потребовались новые технологии. И тогда специалисты одного из оборонных НИИ предложили вести отбойку руды с помощью ядерных взрывов. Экспериментальные взрывы на руднике Куэльпор были проведены в 1972 и 1984 годах. Они получили кодовые названия «Днепр-1» и «Днепр-2».
Ядерное взрывное устройство с энерговыделением 2,1 кт было применено для дробления руды. Это был взрыв «Днепр–1», произведенный в Мурманской области в 1972 г. Чтобы максимально снизить загрязнение руды продуктами взрыва, взрывное устройство было размещено за пределами подвергаемого дроблению блока руды, то есть на границе рудного тела и покрывающих пород. Заряд был дополнительно экранирован слоем карбида бора. Полученные экспериментальные данные подтвердили расчетную эффективность использования ядерных взрывов для дробления рудных тел.
В Мурманской области в 1984 г. был произведен еще один взрыв для отбойки руды («Днепр–2»), но это уже был групповой взрыв двух ЯВУ с энерговыделением 1,8 кт каждый. В этом эксперименте был использован эффект столкновения ударных волн, что существенно увеличивало выход руды.
Гора, образовавшаяся в результате взрыва
За более чем 20-летний период наблюдения за состоянием вод на объекте «Днепр» не было зафиксировано случаев превышения допустимой концентрации в рудничной воде стронция-90, цезия-137 и плутония-239
Переброска рек взрывом
Все помнят про пресловутые проекты переброски северных рек, но мало кто знает, какими методами планировалось их осуществлять. Одним из самых эффективных считался метод ядерных взрывов. 21 октября 1968 года на Семипалатинском полигоне был проведен промышленный взрыв «Телькем», целью которого было изучение экскавационного действия ядерного взрыва в целях прокладки канала. Для проведения взрыва был выбран ранее разработанный во ВНИИТФ заряд небольшой мощности в 0,24 кт, заложенный на глубину 31 м. Взрыв привел к образованию воронки диаметром 80 м и глубиной 20 м. 12 ноября 1968 года в этих же целях был проведен второй взрыв «Телькем-2» с одновременным подрывом уже трех ядерных зарядов, аналогичных использованному в опыте «Телькем», заложенных через каждые 40 м. В результате взрыва образовалась выемка в виде траншеи длиной 140 м, шириной 70 м и глубиной 16 м. «Телькем-2» был модельным взрывом для прокладки реального канала «Печора–Колва» с целью переброски вод Печоры в Каспийское море. Настала пора переходить от экспериментов к практике.
23 марта 1971 года на проектируемой трассе Печоро-Колвинского канала в Пермской области в 100 км северо-западнее города Красновишерска раздался мощный строенный взрыв – это сработали три ядерных заряда мощностью 15 кт каждый (напомним, такая же мощность была у бомбы, сравнявшей с землей Хиросиму), закопанных на расстоянии 162–167 м друг от друга на глубине 127 м. В результате взрыва образовался канал длиной 700 м, шириной 340 м и глубиной от 10 до 15 м с устойчивыми бортами с углом откоса 8–10 градусов.
Гашение мощных и неуправляемых газовых и нефтяных фонтанов
С помощью ядерных взрывов тушили неуправляемые газовые фонтаны, в которых сгорали ежедневно миллионы кубометров газа. Впервые в мире газовый фонтан был потушен с помощью ядерного взрыва в 1966 году на месторождении Урта-Булак в Узбекистане.
Создание подземных хранилищ
Камуфлетный взрыв – взрыв, произведенный столь глубоко под землей, что полость взрыва не сообщается с земной поверхностью. Было проведено 15 взрывов под Астраханью, 6 взрывов под Уральском для создания хранилищ газового конденсата.
Возле газовых месторождений можно увидеть горящие факелы – это газоконденсат (ценное топливо, мотористы заливают его в машины и ездят). Газ после очистки идет в газопроводы, а газоконденсат девать некуда, когда емкости заполнены. Поэтому его и сжигают. Емкости дорогие и они занимают много места, иногда взрываются. Наземные емкости «газят» через клапаны, выбрасывая в атмосферу конденсат. На глубине километра с помощью ядерного взрыва создаются пустоты в соляных пластах. Такой взрыв полностью исключает попадание радиоактивных продуктов на поверхность. При взрыве с температурой миллионы градусов образуется газовый пузырь – все там испаряется. Пузырь расширяется, его окружает расплавленная порода и по мере остывания образуется полость. Все радиоактивные вещества остаются в ней. Все радиоактивные осколки стекают на дно полости, затем эту линзу расплава покрывают расплавленные горные породы, причем защита достигает 10 метров!
Глубинное сейсмическое зондирование земной коры
Для поиска полезных ископаемых геологи делают профили с помощью серий взрывов. Взрывы регистрируются сейсмографами, по которым определяется строение земной коры. Но для этого нужно прорубить тайгу на сотни километров и через каждые 20 километров пробурить скважину, в которую устанавливается небольшой заряд. Заряд слабый, поэтому результаты исследований не очень достоверны. Кроме того, таким способом невозможно глубоко зондировать земную кору. Иная картина при ядерном взрыве. Заряд опускается на глубину от 500 до 700 метров – это делается для того, чтобы радиоактивные вещества не попадали чрез грунтовые воды на поверхность. На профиле приблизительно 3000 км расставляются сейсмографы, и на нем проводится 3-4 взрыва. Были проведены профили по Сибири. Благодаря этому, приблизительно в 100 раз сократился объем геологических исследований.
Ядерные взрывы для сейсмозондирования территории СССР
Из десятков взрывов был и неудачный. В Якутии скважину не цементировали и газы вырвались наружу. Эта неудача подорвала доверие к атомщикам. С 1986 года на любые ядерные взрывы наложен мораторий.