А.П.Васильев - "Мирные ядерные взрывы"

Автор: Альберт Петрович Васильев

директор Международного центра по экологической безопасности,

главный научный сотрудник АО «НИКИЭТ» им. Н. А. Доллежаля,

кандидат физико-математических наук

 

 

По решению Общественного совета Госкорпорации «РОСАТОМ», утвержденному Генеральным директором А.Е. Лихачевым, необходимо подготовить проект экспозиции, завершающей тематику «создание ядерного оружия» и показывающую использование подземных ядерных взрывов в интересах различных отраслей народного хозяйства СССР.

 

Уже в самом начале работ по созданию ядерного оружия ученые, как американские, так и наши думали о мирном применении высвобождающейся ядерной энергии.

 

16 мая 1950 г. И.В. Сталин подписал специальное Постановление Совета Министров СССР «О научно-исследовательских, проектных и экспериментальных работах по использованию атомной энергии для мирных целей». В нем, в частности, было предусмотрено, как самостоятельная задача, «изучение возможности применения атомной энергии для взрывных работ». Отчет по этой работе, написанный Д.А. Франк-Каменецким (КБ-1, ВНИИЭФ), поступил 21 декабря 1950 г. В нем впервые рассматривались радиационные риски и дана оценка экономического эффекта. Выводы были весьма оптимистичными.

 

Это был период интенсивного поиска и больших надежд, когда казалось, что энергия атомного ядра полностью подвластна человеку, а побочные отрицательные эффекты ее использования могут быть взяты под гарантированный контроль.

 

В США программа применения ядерных взрывов в мирных целях «Plowshare» (плуг) была начата в 1957 г. Наша Программа №7 «Ядерные взрывы для народного хозяйства» c 1973 по 1988 г. была созвучна с американской программой, но являлась более практичной и масштабной.

 

Всего в СССР для отработки ядерных взрывных технологий и для решения конкретных задач проведено 124 подземных ядерных взрыва (135 зарядов), в том числе 98 промышленных взрывов (80 взрывов – на территории Российской Федерации, 39 в Казахстане, из них 13 промышленных, по 2 взрыва в Украине и Узбекистане и 1 взрыв в Туркмении), а в США - 27 взрывов, в основном, испытаний на Невадском полигоне для отработки промышленных ядерных зарядов. Их первый взрыв «Гном» мощностью 3 кт был проведен 10.12.1961 на Невадском полигоне на глубине 360 м, последний и неудачный - «Рио Бланко» 17.05.1973 на газовом месторождении по заказу его хозяина (были взорваны в одной скважине одновременно 3 заряда мощностью по 33 кт).

 

Международное признание значения возможностей использования ядерных взрывов в мирных целях было зафиксировано в 1968 г. в тексте Договора о нераспространении ядерного оружия, где подчеркивается, что добровольный отказ государств от создания и приобретения ядерного оружия не должен препятствовать их доступу к использованию возможностей ядерных взрывов в мирных целях.

 

Большой объем строительства в 1950-1970-е гг. в СССР, освоение крупнейших месторождений полезных ископаемых, находившихся на обширных малонаселенных территориях, уникальный опыт в технике проведения крупномасштабных взрывов химических взрывчатых веществ создали в нашей стране широкие предпосылки для успешного применения подземных ядерных взрывов в промышленных целях.

 

Практическое воплощение идеи использования подземных ядерных взрывов в интересах народного хозяйства СССР получили благодаря инициативе и широкой поддержке со стороны министра среднего машиностроения Е.П. Славского. Эта программа была инициирована благодаря отчету Ю.Н. Бабаева и Ю.А. Трутнева (1962).

 

Решения о проведении взрывов принимались Советом Министров СССР после экспертизы проектов надзорными органами Минздрава СССР и Госкомгидромета СССР и рассмотрения на совместных совещаниях Минсредмаша и министерства заказчика.

 

В этой работе активное участие принимали ведущие ученые ядерно-оружейного комплекса, в том числе академики Ю.Б. Харитон, Ю.А. Трутнев, Е.А. Негин, Е.И. Забабахин, Л.П. Феоктистов, Е.Н. Аврорин, Б.В. Литвинов и другие. Следует отметить также основные научно-исследовательские коллективы:

 

– ВНИИЭФ (Арзамас-16, ныне Саров) и ВНИИТФ (Челябинск-70, ныне Снежинск) разрабатывали заряды и ядерные взрывные устройства (ЯВУ); а ВНИИА (Москва) - системы их инициирования;
– Конструкторское бюро автотранспортного оборудования (Москва) создало средства доставки и подрыва многократного использования;
– Всесоюзный проектно-изыскательский и научно-исследовательский институт промышленной технологии (ранее – ПромНИИпроект), головной институт по проблеме МЯВ согласно приказу Минсредмаша от 25.08.1962 № 0242, в содружестве со спецсектором Института физики Земли АН СССР, Радиевым институтом им. В.Г. Хлопина, Институтом биофизики Минздрава СССР, Институтом прикладной геофизики Госкомгидромета СССР, многими отраслевыми технологическими институтами и производственными организациями (всего более 150), провели большой объем исследований эффектов и процессов, сопровождавших ядерные технологические взрывы.

 

Из всех направлений значительный масштаб и экономический эффект имели шесть ядерно-взрывных технологий:

• глубинное сейсмическое зондирование земной коры – 39 взрывов;
• сооружение подземных резервуаров в слоях каменной соли - 25;
• интенсификация добычи нефти и газа - 20;
• ликвидация аварийных газовых и газоконденсатных фонтанов - 5;
• глубинное захоронение биологически вредных жидких промышленных отходов - 2;
• дробление руды - 2.

 

Кроме того, изучали проблемы, связанные с созданием каналов и водохранилищ, воздействием ядерных взрывов на дегазацию угольных пластов и др.

 

Наиболее перспективными оказались проекты с использованием камуфлетных подземных взрывов, для которых выход радиоактивных продуктов взрыва во внешнюю среду минимален или вообще отсутствует.

 

В этих опытах были реализованы все преимущества специальных ядерных зарядов.

 

Как известно, стоимость единицы энерговыделення ядерного взрыва существенно меньше, чем для обычной взрывчатки, а стоимость самого ядерного взрывного устройства, особенно для камуфлетных взрывов, слабо зависит от его мощности. Поэтому увеличение мощности взрыва повышает его экономическую эффективность до тех пор, пока не начнёт сказываться ограничивающее влияние сейсмического эффекта.

 

Важным преимуществом ЯВУ является низкая стоимость его заложения. Созданные во ВНИИ'ГФ заряды для камуфлетных взрывов имеют такой малый калибр, что размещаются в скважине, пробуренной для добычи газа или нефти. Кроме того, после восстановления и соответствующего обустройства скважины, в которой был проведён взрыв, она может быть использована для технологических целей, например, для закачки в ёмкость, образованную взрывом, и отбора из неё газоконденсата или захоронения биологически вредных отходов.

 

Первый опытнопромышленный ядерный взрыв в СССР был проведен (проект «Чаган», Казахстан) 15 января 1965 г. по инициативе Е.П. Славского для создания искусственного водохранилища.

 

Специалисты ВНИИЭФ под руководством академика Ю.А. Трутнева (В.С. Лебедев, В.Н. Мохов, В.С. Пинаев) создали промышленный ядерный заряд мощностью 140 кт и более высокого уровня «чистоты» ядерного взрыва (94 %) по сравнению с аналогичным американским зарядом «Седан» (70 %).

 

Фото 1. Результат проведения взрыва по проекту «Чаган»

 

В результате взрыва образована воронка с навалом выброшенных вокруг нее пород. Объем видимой воронки от гребня – 10268 тыс. м3, от начальной поверхности - 6400 тыс. м3, диаметр по начальной поверхности 400-430 м. Породы навала воронки перекрыли долину реки, создав искусственную дамбу. Для пропуска талых вод через навал весной 1965 г. долину реки решили соединить с воронкой каналом. Для этого по трассе будущего канала заложили 110 т обычной взрывчатки. После взрыва тротила на штурм земляного вала ринулись бульдозеры с освинцованными кабинами, ведомые мужественными водителями из Иртышского управления строительства. Сооружение канала в сочетании с навалом пород создало условия для образования двух водоемов - внутреннего и внешнего.

 

В результате паводка первого года образовался внешний водоем с объемом воды около 10 млн м3 и внутренний около 7 млн м3. Воду из внешнего водоема признали пригодной для орошения и водопоя, медики дали «добро» на купание. Во внутреннем водоеме мы тоже купались, плавал в нем и наш замечательный министр Е.П. Славский. Все были довольны, но однажды пригнали отару овец на берег внешнего водоема и обработали их каким-то химикатом. Наутро увидели, что вся рыба всплыла на поверхность кверху брюхом.

 

Да, химия страшнее радиации. Вода во внешнем водоеме пришла в норму только в следующем году.

 

Для совершенствования технологии создания водохранилищ ядерным взрывом 14 октября 1965 г. на Семипалатинском полигоне был взорван заряд ВНИИТФ мощностью 1,1 кт. на глубине 48 м. Для образования канала в породах навала грунта по трассе будущего канала перед взрывом были заложены удлиненные заряды химического ВВ. После ядерного взрыва они оказались под навалом раздробленного грунта. Когда их взорвали, в навале грунта образовалась траншея, которая могла быть использована как водоподводящий канал.

 

Еще более чистый по сравнению с опытом Чаган заряд был разработан и применен ВНИИТФ в 1971 г. для создания участка канала по переброске северных вод в Волгу (объект «Тайга»). К сожалению, все три заряда дали меньшую мощность по сравнению с измеренной в опыте на полигоне. Причину долго не могли установить. Оказалось, что это было вызвано заменой по просьбе конструкторов стали оболочек шаров на более прочную. Е.Н. Аврорин дал такое разрешение, и он же нашел эту причину.

 

Для следующего опыта были изготовлены и доставлены на место три новых заряда, но их приказали вернуть в Снежинск: по политическим причинам опыт был отменен.

 

Фото 2. Панорама искусственного водоема объекта «Тайга»
(точка съемки – южный берег)

 

Фото 3. Остров в центральной части водоема объекта «Тайга»
Общий вид берегов траншеи, 2012 г.
Параметры траншейной выемки: длина – 700 м; ширина – 340 м; глубина – 10-15 м.

 

Для экскавационных технологий ВНИИЭФ и ВНИИТФ разработали и испытали специальные термоядерные устройства, которые обладали очень низкой долей энерговыделения за счет реакций деления. Первичный узел таких зарядов «СИНУС» был создан во ВНИИТФ (Ю.С. Вахрамеев, В.А. Кибардин), его совершенствовали, снижая количество осколков деления. Аналогичная работа шла и в США. Но в связи с запретом на взрывы на выброс было решено использовать «чистые» заряды для подземных работ.

 

Первый взрыв для дробления апатитовой руды одиночным ядерным взрывом (объект «Днепр-1») был проведен 4 сентября 1972 г. «Чистое», т.е. с очень малым вкладом энергии деления (~10 %), ядерное устройство с полным энерговыделением 2,1 кт, разработанное во ВНИИТФ (Е.Г. Гамалий и Л.И. Шибаршов), было взорвано на глубине154 м в штольне в горе Куэльпорр на Кольском полуострове. Чтобы существенно снизить радиоактивное загрязнение дробимой породы, применили систему направленного вывода и захоронения до 95 % активных продуктов взрыва вне зоны дробимого участка рудного тела, проверенную ВНИИТФ ранее в опытах на Семипалатинском полигоне. Эта система состоит из канала вывода активности (КВА) и камеры захоронения (КЗ), которая должна находиться вне образующейся при взрыве зоны трещиноватости породы. Диаметр трубы КВА выбирался с учетом мощности взрыва таким, чтобы КВА мог обеспечить максимально возможный вывод осколков деления и остатков делящихся материалов в КЗ и, одновременно, чтобы деформируемая взрывом окружающая порода надежно пережала трубу КВА на участке рядом с КЗ и предотвратила обратный выход радионуклидов. В результате взрыва раздроблено 121000 м3 руды с хорошим качеством дробления. Часть раздробленной руды была выпущена и направлена на переработку. Благодаря взрыву затраты на добычу руды снижены вдвое и видны возможности совершенствования. Техногенные радионуклиды в руде не обнаружены.

 

Второй взрыв (объект «Днепр-2») проведен 27.08.1984. Одновременно были взорваны два более «чистых» (по сравнению с «Днепр-1») ядерных заряда с энерговыделением 1,7 кт каждый, также созданные во ВНИИТФ. Рудный блок примыкает к магазину отбитой руды первого взрыва.

 

При одновременном подрыве двух зарядов использован встречный эффект ударных волн, что должно способствовать увеличению выхода в 1,5 – 2.0 раза отбиваемой руды и ее лучшему измельчению. Объем обрушенной массы составил 488 400 м3. Проведен выпуск руды с производительностью 350 т/смену. Выпущено 352 тыс. тонн руды.

 

В обоих опытах специалистами ВНИИТФ проводились важные для опыта измерения параметров вывода активности и оттока энергии по КВА. Руководил программой физизмерений в обоих опытах Н.П. Волошин.

 

Камера захоронения «Днепр-1» была вскрыта через 3,5 года после взрыва. Ее обследование провели сотрудники ПромНИИпроекта (А.П. Коренков, Б.П. Мамонов), Радиевого института (Ю.В. Дубасов) и ВНИИТФ (Е.Н. Аврорин и Б.П. Мордвинов). Более детальное обследование было проведено в 1978 г. Вскрытие камер захоронения «Днепр-2» выполнено в мае 1987 г. Ее обследовали сотрудники ВНИПИпромтехнологии, Радиевого института и ВНИИТФ (см. фото). Эти обследования показали, что в камеру захоронения в первом опыте ушло более 85% радионуклидов, а во втором опыте более 94% радионуклидов. По проведенным оценкам можно увеличить объем раздробленной породы до 1450 тыс. м3 на взрыв.

 

Фото 4. В камере захоронения на объекте «Днепр-2»
Первый ряд: С.И. Карлов В.А. Ильичев; второй ряд: П.Б. Малахов, Ю.В. Дубасов, А.С. Соболевский, Б.П. Мамонов, В.М. Кольцов

 

В 1965 г. (ВНИИЭФ) и в 1980 г. (ВНИИТФ) по инициативе профессора Бакирова А.А. проведены опытно-промышленные работы с применением подземных ядерных взрывов в условиях, впервые в мире, действующего промысла на Грачевском нефтяном месторождении в Башкирии (объект «Бутан»). В результате было достигнуто увеличение выхода нефти для стимулированных взрывом скважин промысла в 1,5 - 2,0 раза. Существенно возрос и коэффициент извлечения нефти.

 

К сожалению, график прерывается в 1995 г., так как после приватизации месторождения его владельцы не давали информации о реальной добыче.

 

Рис. 1. Добыча нефти на Грачевском месторождении

 

Позже такие взрывы были проведены и на других месторождениях. Хорошие результаты были получены на Гежском нефтяном месторождении в Пермской области, Взрывы зарядов ВНИИТФ мощностью 3,2 кт каждый были осуществлены на глубинах 2015 - 2090 м на 120 - 150 м выше водонефтяного контакта. После проведения взрывов было зафиксировано увеличение дебита скважин на 60 - 80 %. Сложная ситуация возникла после опускания двух зарядов в 1986 г. на глубину 2000 м – М.С. Горбачев не разрешил их взрывать, хотя испытательные взрывы проводили все ядерные страны. Наши уговоры не помогли. Год пролежали заряды и только в 1987 г. они были взорваны с интервалом 5 минут, выдав проектную мощность. Этот случай еще раз подтвердил высокое качество и надежность наших атомных зарядов.

 

Хорошие результаты были получены и на других месторождениях, в том числе и в Якутии.

 

Необходимо отметить, что для интенсификации нефтяных и газовых месторождений и создания полостей для хранения углеводородов «чистыми» являются не термоядерные заряды, а заряды, в которых энергия выделяется за счет деления тяжелых ядер. Причина в том, что наиболее биологически опасные осколки деления ядер урана и плутония (Cs-137 и Sr-90) не захватываются нефтью и газом, а остающийся в полости тритий хорошо встраивается в их молекулы и сохраняется на всех дальнейших этапах обращения с ними.

 

Наиболее наглядно эффективность мирных ядерных технологий продемонстрировали при тушении и ликвидации неуправляемых газовых фонтанов. На Урта-Булакском газовом месторождении в Узбекистане в процессе бурения был вскрыт газовый пласт с аномальным давлением в 300 атм. Возникший пожар и агрессивная среда быстро разрушили устьевое оборудование аварийной скважины. В течение почти трех лет фонтан безуспешно пытались ликвидировать всеми известными в практике нефтяной и газовой промышленности способами. Аварийный дебит скважины превышал 12 млн. кубометров газа в сутки.

 

Фото 5. И этот фонтан потушен!

 

Для тушения этого газового факела специалисты ВНИИЭФ под руководством Ю.А. Трутнева разработали специальный с повышенной термостойкостью и очень надежный (для целей опыта) промышленный заряд (В.С. Лебедев, В.А. Разуваев, Ю.А. Трутнев). На ликвидацию фонтана по ядерной взрывной технологии было затрачено всего 270 дней, сэкономлены миллиарды кубометров природного газа и предотвращено нанесение дальнейшего ущерба окружающей среде.

 

Позже с помощью этой же технологии ликвидировали четыре аварийных фонтана малогабаритным термостойким зарядом, специально созданным во ВНИИТФ. Первым из них был фонтан на месторождении Памук, которое должно было снабжать газом газопровод Бухара-Урал. Через разрывы в обсадной трубе газ распространялся на многие километры от аварийной скважины, что вызвало остановку работ на всем большом месторождении Памук. Перекрывать фонтанирующую скважину можно было только в пласте каменной соли на глубине 2500 м. при температуре 105 градусов и давлении 500 атм. Туда газовики могли пробурить наклонную скважину, обсаженную трубой диаметром 299 мм (внутренний диаметр 274 мм).

 

Создать такой заряд Е.П. Славский поручил ВНИИТФ. Для этого заряда создавалась термостойкая система автоматики подрыва и контроля.

 

Фото 6. Директор ВНИИТФ Г.П. Ломинский (в центре) на месторождении Памук с группой сотрудников из ВНИИТФ

 

Первичный узел состоял из двух частей, которые в исходном состоянии были раздвинуты так, что обеспечивалась глубокая подкритичность системы при ее окружении различными отражателями. Переход в критическое состояние происходил при определенном расстоянии Lкр между центрами двух частей. И эта величина очень сильно зависела от окружения заряда. Результаты расчетов методом Монте-Карло и измерений не всегда совпадали, но они подтверждали, что для всех вариантов начальное раздвижение L₀ гарантирует критмассовую безопасность при опускании заряда в скважину.

 

Чтобы показать всю драматичность реальной ситуации по сравнению с расчетным прогнозом, опишем подготовку опыта подробнее.

 

В апреле изделие было полностью готово и его спецэшелоном отправили в Узбекистан. С ним уехал и А.К. Хлебников, главный разработчик заряда. Увидав огромный оголовок скважины, состоявший из нескольких труб и бетона между ними, он понял, что подобная система не исследовалась и поделился своими опасениями с руководителем экспедиции В.И. Жучихиным, тот сообщил об этом в институт и начальнику главка Г.А. Цыркову. Чтобы гарантировать критмассовую безопасность опускания заряда в скважину, нужно провести эксперимент. Для ускорения работы решили провести его на месте, соорудив там макет скважины. Ситуация рассматривалась как весьма серьезная, поэтому министр Е.П. Славский потребовал доложить ему информацию о заряде и предлагаемом опыте.

 

29 апреля А.П. Васильев был командирован в Москву и в присутствии А.Д. Захаренкова и Г.А. Цыркова доложил министру о ходе и результатах работы и о полной уверенности в безопасности эксперимента и всех этапов спуска изделия в скважину. Министр задал вопросы о схеме заряда и его особенностях, ткнув пальцем в центр вторичного узла, спросил, где вы достали это вещество, которое нигде не производят, и зачем оно нужно. А.П. Васильев ответил, что в последний момент заказчики попросили добавить еще 10 кт, все металлические детали уже были изготовлены, поэтому мы попросили начальника лаборатории и он сам его изготовил.

 

Министр дал добро на продолжение работ согласно плану и распорядился о создании комиссии для экспертизы и участия в самом опыте.

 

Между майскими праздниками были завершены последние расчеты и 9 мая был закончен отчет, подготовленный А.П. Васильевым и Э.С. Куропатенко, и в тот же день Е.И. Забабахин и Б.В. Литвинов его утвердили.

 

10 мая группа специалистов ВНИИТФ во главе с директором института Г.П. Ломинским вылетела в Ташкент, оттуда в г. Карши и на Памук. На промысле уже была готова установка, имитирующая устье скважины. Она состояла из 4 концентричных труб диаметром 1020, 530, 426 и 299 мм, межтрубное пространство заполнялось цементом. Над сборкой укреплялась П-образная рама с механизмом медленного подъема. Установка имела две системы аварийного сброса. Слайд со схемой проведения опыта по обоснованию критмассовой безопасности заряда на Памуке был показан А.П. Васильевым в 1993 г. на конференции в Лос-Аламосе и его копии разошлись по всем странам участникам.

 

Рис. 2. Схема проведения критмассовых измерений на макете скважины на Памуке

 

Результаты измерений подтвердили правильность расчетов, и комиссия с удовлетворением подписала протокол о критмассовой безопасности спуска.

 

21 мая 1968 г. прогремел взрыв и вскоре стало видно, что пузыри над водяной воронкой стали уменьшаться в размерах и пробулькивать реже. Все поверили, что аварийная скважина перекрыта. Через некоторое время прекратилось истечение газа на всей площади месторождения, что позволило вновь начать бурение скважин. И газ Памука пошел на Урал по трубе, от которой хозяйственный Г.П. Ломинский заранее сделал отвод в свой Снежинск. Работа закончилась успешно: был ликвидирован фонтан и создан заряд, способный работать в условиях, недоступных для обычных изделий.

 

ВНИИТФ мог этим гордиться и стать лидером в мирных ядерных взрывах. Этот заряд был применен еще 6 раз, в том числе дважды для тушения аварийных фонтанов в Туркмении и на Украине, создания двух поземных емкостей в каменной соли для хранения газоконденсата и два раза для захоронения опасных химических отходов в водах древнего океана.

 

Фото 7. На колени перед мирным атомом!
В музее ВНИИТФ у ЯВУ для камуфлетных взрывов. Слева направо: В. Верниковский, И. Шубина; гости из Лос Аламоса Н. Прувост, Д. Стиллман, Т. МакЛофлин; и А. Васильев.

 

Самое широкое применение нашел метод глубинного сейсмического зондирования земной коры, основанный на использовании мощных сейсмосигналов, отраженных от соответствующих пластов земной коры. В рамках комплексной программы Министерства геологии и АН СССР с 1971 по 1988 гг. проведено 39 подземных ядерных взрывов на 14 профилях.

 

Кроме того, исследовали два профиля при попутном использовании подземных ядерных взрывов, проведенных для других целей. Суммарная длина всех профилей составила свыше 100 000 км. Дальность регистрации сигнала от ядерного взрыва составляет до 3000 км, в то время как от обычного взрыва с химическим взрывчатым веществом – лишь 200 км. Отработка профиля в 2000 км при стандартных геофизических методах составляет три года, а с применением ядерных взрывов три месяца, позволяя заглянуть вглубь Земли на сотни километров. Так маршрут Черное море – Кинешма (1500 км) с применением традиционных методов прошли за 4 года, а маршрут Кинешма – Воркута, тоже 1500 км, прошли за один сезон с помощью четырех взрывов.

 

Результаты исследований показали, что нефтяные залежи не ограничиваются глубинами до 4-5 км, как считалось ранее.

 

В районах Ханты-Мансийска и в Тимано-Печерской провинции обнаружены перспективные нефтяные пласты на глубинах 5-7 км. Открыто богатое месторождение – Мархинское алмазное поле в Якутии, получены очень важные данные по запасам руд в Норильске. Заметим, что сейсморазведка с использованием ядерных взрывов экономически выгоднее и экологически гораздо безопаснее, чем традиционная разведка с использованием обычной взрывчатки.

 

Рис. 3. Структура верхней мантии по профилю ГСЗ «Кратон» до глубины в 700 - 800 км 1 – отраженные волны, 2 – преломленные волны, 3 – места расположения МЯВ

 

В первых опытах в качестве источника мощных сейсмосигналов использовался особо надёжный и малогабаритный на то время заряд, разработанный коллективом ВНИИЭФ (Б.Д. Бондаренко, Р.И. Илькаев и В.П. Незнамов).

 

Заметим, что в первых опытах, проводимых ВНИИЭФ для интенсификации добычи нефти, образования полостей в соли и глубинного зондирования земной коры использовались модификации ядерных боеприпасов. Они требовали бурения скважин большого диаметра (обсадная труба диаметром 426 мм), которые были дороги, к тому же не везде их могли пробурить на большую глубину.

 

Такой подход был оправдан, поскольку на первом этапе требовалось практически доказать саму возможность проведения мирных взрывов без ущерба для населения и окружающей среды, оценить эффективность технологий, отработать методики подготовки и проведения взрывов, радиационного контроля, в том числе и после проведения взрыва.

 

Для камуфлетных взрывов во ВНИИТФ по оригинальной схеме, предложенной и обоснованной А. П. Васильевым, создали ЯВУ калибра 260 мм, что позволило в два раза снизить стоимость проводимых работ.

 

После первого его применения 26.07.1977, совмещенного с испытанием в опыте «Метеорит-2» на берегу озера Лама вблизи Норильска, недалеко от скважины, в которой в 1975 г. в опыте «Горизонт-3» использовался заряд ВНИИЭФ, министр геологии написал Е.П. Славскому, что они будут теперь покупать только заряды ВНИИТФ, потому что стоимость скважины с диаметром обсадной трубы 299 мм для их заряда вдвое, на миллион рублей меньше, чем для заряда ВНИИЭФ с обсадной трубой диаметром 426 мм.

 

Это ЯВУ имело большой набор легко регулируемых мощностей и было применено в 55 промышленных взрывах, в том числе сейсмозондирование -21, емкости в каменной соли-22, интенсификация- 12. Еще два заряда были изготовлены и две скважины для захоронения опасных химических отходов в Башкирии были пробурены, но Горбачев не разрешил провести эти взрывы, хотя до запрета мирных взрывов еще оставалось время и многие страны, включая Индию и Пакистан, активно вели испытания своих ядерных боеприпасов.

 

24 подземных емкости в каменной соли были созданы ядерными взрывами на трех крупных газоконденсатных месторождениях с общим первоначальным объемом около 850 тыс. м3, что позволило:

• предотвратить потери свыше 2 млн. тонн газоконденсата, который сжигался при добыче газа на газоконденсатных месторождениях;
• обеспечить освоение Астраханского газоконденсатного месторождения до пуска Астраханского газо-химического завода и получить ряд других важных результатов.

 

На этом месторождении были проведены групповые взрывы заранее заложенных в скважины зарядов ВНИИТФ (4 или 6 зарядов) с интервалом 5 минут. Это позволило всего два раза вместо десяти останавливать работу близко расположенных предприятий и вывозить население из ближних поселков, а также вмешиваться в график движения поездов.

 

Очень интересно было наблюдать влияние наших групповых взрывов на небеса. Первый взрыв провели под мрачными облаками над нами. Смотрели как по ним прошла волна от первого взрыва, разлохматив их. После второго взрыва появились просветы в облаках, а после третьего мы увидели солнце. После четвертого, последнего в этом опыте, мы уже радовались хорошей погоде и нашей успешной работе.

 

Еще одна емкость в соли была создана в Якутии на Средне-Ботуобинском нефтегазовом месторождении. Неудачной оказалась попытка создать емкость в глине в Тюменской области (объект «Тайга»).

 

В заключение отметим, что использование огромных (десятки тысяч кубометров) подземных емкостей вместо множества малых наземных емкостей, выполненных из стали, дало не только большой экономический эффект, но и предотвратило аварии, которые нередко происходили на наземных хранилищах (пожары и взрывы, в которых гибли люди).

 

Рис. 4. Общая схема емкости для хранения и отбора газового конденсата

 

Фото 8. Общий вид обустройства устья скважины для эксплуатации созданной взрывом емкости

 

Очень успешным оказалось подземное глубинное захоронение опасных промстоков. Первый взрыв был проведен в день 75-летия Е.П. Славского 26 октября 1973 г. для захоронения химотходов Стерлитомакского ОАО «Сода»(объект «Кама-2»), которые раньше сливались в наземные водоемы, а из них во время паводков и, при их отсутствии, в ближайшую реку, потом в Каму и Волгу.

 

Второй взрыв (объект «Кама-1») был проведен 08.07.1974 для захоронения еще более опасных отходов нефтехимического производства. По официальным данным за первые 29 лет эксплуатации на объекте «Кама-2» захоронено 34,5 млн. м3 промстоков при среднесуточном расходе 4000 м3 /сут. Предотвращенный ущерб окружающей среде за эти годы составил 3,23 млрд. руб. в ценах 1984 г. Аналогичные результаты и для объекта «Кама-1». Капитальные затраты на сооружение этих объектов составили, соответственно, 10 и 9 млн. руб. В этих опытах использовались заряды для Памука, но с уменьшенной мощностью.

 

Интересно отметить, что некоторые «борцы за экологию» обвинили нас, что мы, сливая химические отходы в подземный океан, загрязняем его воды. Мы им предоставили данные по составу подземных вод, и они убедились, что наши отходы делают чище воды древнего океана. Объекты «Кама-2» и «Кама-1» можно рассматривать как натурную модель по исследованию миграции радионуклидов, их вымыванию из линзы расплава или из разгерметизированного подземного хранилища РАО. Расчетами установлено, что один год закачки промстоков через зону взрыва с расходом 4000 м3/сут. соответствует примерно 1000 годам выноса радиоактивных веществ из зоны взрыва при фильтрации через эту зону подземных вод с естественной скоростью.

 

Рис. 5. Размещение скважин на объекте «Кама-2»

 

Рис. 6. Изменение максимальных значений мощности дозы гамма-излучения в зависимости от расстояния в рабочем горизонте на объекте «Кама-2»

 

На основе многолетних наблюдений выявлена закономерность миграции радионуклидов по рабочему горизонту. Установлено, что их активность быстро снижается и приближается к фоновым значениям на расстоянии 1300-1500 м. от нагнетательной скважины. Эти выявленные закономерности обеспечивают высокую степень надежности прогнозирования миграции радионуклидов, например, при проектировании подземных хранилищ радиоактивных отходов или при обосновании горных отводов в местах проведения ядерных взрывов.

 

По просьбе нефтяников во ВНИИТФ было создано ЯВУ калибра 182 мм, способное работать при температурах до 150^о на глубине до 4000 м и давлении до 700 атм. даже в тех случаях, когда вокруг него не будет даже такого слабого отражателя как вода. Этот самый опасный вариант А.П. Васильеву удалось своевременно обнаружить в обсуждениях с геологами и внести изменения в выбранную ранее схему заряда.

 

Первое испытание (10.12.1980, мощность 19 кт) совместили с опытом по интенсификации нефтяного пласта на глубине 2485 м. Заряд очень удобен для работ в труднодоступных районах. Всё необходимое оборудование для него, включая даже буровую вышку, можно доставлять на вертолете. Выбранное начальное раздвижение обеспечивает безопасность системы в любых условиях. К тому же конструкторы и газодинамики (И.С. Путников, А.И. Волков, М.М. Русаков) ввели, помимо имеющихся в заряде для Памука, еще одну ступень предохранения. Она не позволяла двигаться подвижной части даже при нормальном подрыве ВВ. Извлекалось это элегантное устройство только перед спуском изделия в скважину. Тем самым гарантировалась ядерная безопасность изделия во всех, даже самых тяжелых авариях, например, таких, как падение с самолетом или вертолетом.

 

Этот заряд успели применить еще дважды: 25.05.1981 г. для тушения аварийного фонтана в устье Печоры (38 кт) и 18.06.1985 г. для интенсификации Средне-Балыкского нефтяного месторождения на глубине 2851 м вблизи Нефтеюганска на минимальной мощности 2,5 кт.

 

Воздействие взрыва сказалось на всех трех пластах залежи от 2470 м до 2980 м. За первый год после проведения взрыва дополнительная добыча нефти составила 18,7 тысяч тонн. В ценах того времени это примерно 1,7 миллионов долларов. Хорошо заработал наш малыш!

 

У экологов и жителей близлежащих городов и сел основное опасение вызывала возможная утечка радиоактивных продуктов из скважин и загрязнение ими окружающей территории.

 

Но главная потенциальная опасность таится и сохраняется в глубине. Взрывы проводились в основном на глубинах от 500 до 2800 м. Именно там, вокруг центра взрыва, образовались неконтролируемые глубинные захоронения делящихся и радиоактивных материалов, которые сохраняют потенциальную опасность в течение многих сотен лет. Остатки делящихся материалов ядерного заряда, долгоживущие осколки деления, активированные материалы изделия перемешаны с тысячами тонн (500 – 800 т расплава на 1 кт мощности взрыва) расплавленного грунта, который является защитным барьером, предохраняющим окружающую среду от миграции радионуклидов из линзы расплава. Опасность сохраняется в течение столетий, поэтому необходимо сохранять для потомков все основные параметры взрыва, характеристики пород вблизи зоны взрыва, данные о загрязнении территории, проводимых работах и исследованиях вокруг места взрыва.

 

В 1999 г. министр Минатома Е.О. Адамов поручил А.П. Васильеву, который в 1997 г. перешел в НИКИЭТ, организовать совместно с физиками США Международный центр по экологической безопасности Минатома России (МЦЭБ), который сразу стал активным участником работ по реабилитации ядерного наследия СССР. С этой целью в МЦЭБ совместно со специалистами ВНИПИпромтехнологии и с привлечением специалистов Радиевого института, РФЯЦ-ВНИИТФ и РФЯЦ-ВНИИЭФ в 2005 - 2006 гг. был создан первый вариант интегральной базы данных МЯВ (ИБД МЯВ). Работа над ее совершенствованием продолжалась при поддержке Госкорпорации «Росатом», а также специалистов Гидроспецгеологии и ИБРАЭ. Законченную версию ИБД МЯВ в электронной форме МЦЭБ в 2014 г. безвозмездно передал Национальному оператору (НО РАО).

 

Позже группой участников этих работ была написана книга «Ядерные взрывные технологии: эксперименты и практические применения», изданная в 2017 г. к 100-летию академика Е.И. Забабахина.

 

Поскольку значительная часть промышленных и исследовательских взрывов была проведена на территории Казахстана, организаторы Х-й Международной конференции «Мониторинг ядерных испытаний и их последствий», Казахстан, Алматы, 2018, попросили представить доклад от России о мирных ядерных взрывах. Доклад Васильев А.П., Горин Н.В., Дубасов Ю.В., Ильичев В.А., Касаткин В.В. «Интегральная база данных о МЯВ на территории бывшего СССР» был подготовлен, прошел все разрешительные процедуры, доложен на конференции и опубликован в «Вестник НЯЦ РК», вып. 2(74), июнь 2018, с. 58 - 64.

 

Ядерный взрыв обладает исключительными характеристиками, недостижимыми в земных условиях какими-либо другими способами. При взрыве реализуются звездные температуры, давления и плотности вещества, образуются огромные потоки различных излучений. Взрыв сопровождается грандиозными терморадиационными, механическими и сейсмическими эффектами. Разработанная технология проведения подземных ядерных взрывов способствует возможному широкому использованию их не только для выполнения конкретных практических работ, но и в научных целях.

 

У ядерно-взрывных технологий большие возможности для невоенного применения.

 

Но о них почти ничего не знает не только широкая общественность, но и научные круги. Настороженное отношение к ядерным технологиям существовало всегда.

 

После Чернобыльской аварии для многих людей оно превратилось в стойкое неприятие таких технологий. Долг ученых проинформировать общественность о тех возможностях, которыми располагают ядерно-взрывные технологии, и о том, как их можно безопасно использовать в интересах науки, техники, промышленности, и что они могут дать человечеству.

 

Международное признание возможностей использования ядерных взрывов в мирных целях зафиксировано в Договоре о нераспространении ядерного оружия (1988 г.), где подчеркивается, что добровольный отказ государств от создания и приобретения ядерного оружия не должен препятствовать их доступу к использованию возможностей ядерных взрывов в мирных целях.

 

Важно отметить, что при радиационных исследованиях реальных зон и продуктов подземных ядерных взрывов не обнаружены существенные препятствия для реализации ядерно-взрывных технологий. Но при этом остались не до конца изученными некоторые процессы, важные для промышленного внедрения ядерно-взрывных технологий: долговременный (сотни и тысячи лет) прогноз безопасности продуктов взрыва, оставляемых под землей на большой глубине, и их миграция в пористых коллекторах и др.

 

Ядерно-взрывные технологии являются реальностью, главный вопрос в их использовании - экономическая и социальная приемлемость. Целесообразность их применения должна определяться конкретными проектами на основе принципа «затраты – эффективность - альтернатива» в сравнении с другими типами гражданских технологий.

 

Россия могла бы стать лидером в применении ядерно-взрывных технологий для неядерных стран (сейсмическое зондирование, искусственные водоемы и полости, дробление руды, интенсификация добычи нефти и газа и т.д.), и тогда опыт разработки таких технологий будет востребован. Но к этому следует готовиться заблаговременно.

 

Создание водохранилищ на Семипалатинском полигоне успешно выполнено 4 раза. Опыт этих работ может быть востребован, т.к. создание запасов чистой воды – задача, сравнимая с энергетической проблемой, а, возможно, и важнее в некоторых районах.

 

Необходимо в полном объеме отработать нормативную базу для применения ядерно-взрывных технологий, совместно с организациями – заказчиками обобщить опыт прошедших десятилетий, организовать мониторинг миграции радиоактивных продуктов взрыва.

 

Совокупность мирных ядерных взрывов, проведенных в СССР, фактически создала полигоны для изучения практического применения ядерно-взрывных технологий и их длительного экологического воздействия на окружающую среду.

 

Желательно продумать вопросы организации международного сотрудничества в этом направлении, в первую очередь для глубинного сейсмического зондирования. Это потребует иного уровня доверия между странами, улучшения политического климата. Такие шаги важны и при использовании атомной энергии в мирных целях.

 

Что касается радиофобии, то здесь важна просветительская деятельность. Только знания помогут человеку освободиться от страха перед радиацией. Во многом этому способствовал бы курс радиоэкологии, начиная со школьной (студенческой) скамьи. Можно пожелать более широкого использования в этой деятельности хороших научно-популярных книг по «атомной» тематике (в т.ч. А.Б. Колдобского и А.А. Акатова).

 

ЛИТЕРАТУРА

 

1. Ядерные испытания СССР, том IV. Использование ядерных взрывов для решения народнохозяйственных задач и научных исследований. Четвертый том книги подготовлен редакционной группой специалистов Минатома России во главе с академиком В.Н. Михайловым и авторским коллективом специалистов РФЯЦ-ВНИИЭФ, НПО «Радиевый институт», ВНИПИпромтехнологии, Институт динамики геосфер РАН, РНЦ «Курчатовский институт». (И.А. Андрюшин, Р.И. Илькаев В.Н. Михайлов, А.К. Чернышев и др.) Саров: РФЯЦ-ВНИИЭФ, 2000 г., 200 стр.
2. Ядерные взрывные технологии: эксперименты и промышленные применения. А.П. Васильев, Ю.В. Дубасов, В.А. Ильичев, В.В. Касаткин, К.В. Мясников, Н.К. Приходько, Л.Н. Солодилов, А.К. Чернышев, Снежинск: РФЯЦ-ВНИИТФ, 2017 г., 508 стр.
3. Подземные ядерные взрывы для улучшения экологической обстановки. А.П. Васильев, Н.К. Приходько, В.А. Симоненко. Природа 1991 г., №8, с.36-42
4. Мирные ядерные взрывы. Факты, свидетельства, воспоминания. Под ред. В.А. Логачева. ИздАТ, 2001 г., 518 стр.