Самый мощный подземный ядерный взрыв: где и когда? Подземные ядерные взрывы и поражение.

Министерство Высшего Образования Российской Федерации

Уральский Государственный Технический Университет- УПИ

Факультет Военного Обучения

Кафедра Войск РХБ защиты

ПОДЗЕМНЫЙ ЯДЕРНЫЙ ВЗРЫВ

Выполнил:

Студент взвода Хт-248

Покровский П.В.

Проверил:

Полковник Максимов С.Ф.

Екатеринбург

1. Введение 3

2. Подземный ядерный взрыв 4

2.1. Поражающие факторы подземного ядерного взрыва 6

3. Заключение 8

4. Приложение 9

1. Введение

Действие ядерного оружия основано на использовании энергии, выделяющейся при ядерных превращениях. В зависимости от принципов использования этой энергии различают три вида ядерных боеприпасов: атомные , термоядерные и комбинированные .

При взрывах атомных боеприпасов в результате цепной реакции деления ядер атомов тяжелых элементов (плутония, изотопов урана) выделяется энергия. Реакция состоит в том, что при бомбардировке урана-235 свободными нейтронами возникают элементы средней части периодической системы Менделеева.

Действие термоядерных боеприпасов основано на использовании энергии, выделяющейся при реакции синтеза ядер легких элементов (дейтерия и трития) в условиях чрезвычайно высоких температур. Термоядерная реакция - реакция синтеза легких ядер в более тяжелые. Такие реакции происходят в недрах звезд, на солнце и т. д. При таких температурах вещество существует только в виде плазмы. Но создание высокой температуры необходимо только в первый момент времени, чтобы «зажечь» реакцию, а затем она существует сама за счет выделения энергии при синтезе ядер.

В основу действия комбинированных боеприпасов положено свойство атомов природного урана (уран-238) делится под действием быстрых нейтронов, образующихся при термоядерной реакции.

Вид ядерного взрыва характеризуется расположением центра взрыва по отношению к поверхности земли (воды). Исходя из этого, различают несколько их видов, различающихся по своему поражающему действию:

1)Высотные взрывы . К ним принято относить взрывы, произведенные на высоте более 30 километров от поверхности земли (воды). При этом радиоактивного заражения местности может не быть совсем, это обуславливается тем, что пылевой столб («ножка») и облако («шляпка») не контактируют.

2) Воздушные взрывы . К ним относятся взрывы, произведенные на высоте, меньшей 30 километров, но образующийся при этом огненный шар не соприкасается с поверхностью земли (воды). Радиоактивное заражение местности чаще всего ограничивается районом ядерного взрыва. В радиоактивное облако попадает значительно меньше грунта по сравнению с наземными (надводными) и подземными (подводными) взрывами.

3)Наземные (надводные) взрывы . Взрывы, при которых светящаяся область соприкасается с поверхностью земли (воды). При таком взрыве образуется светящаяся полусфера, радиус которой примерно в 1,3 раза превышает радиус огненного шара воздушного взрыва той же мощности. В огненный шар вовлекается значительное количество грунта и других материалов. Часть грунта испаряется, а большая часть оплавляется, образуя огромное количество радиоактивных частиц, из которых впоследствии конденсируются радиоактивные продукты взрыва. В районе ядерного взрыва наблюдаются сильные потоки воздуха, устремляющиеся к центру взрыва и вверх вслед за облаком. Увлекаемые этими потоками частицы грунта вместе с конденсировавшимися на них радиоактивными веществами попадают в облако ядерного взрыва, так как в этом случае пылевой столб («ножка») с момента его образования соединен с облаком («шляпкой»).

2 . Подземный ядерный взрыв.

Подземными ядерными взрывами называют взрывы, для ко­торых средой, окружающей зону реакции, является грунт.

В результате воздействия рентгеновского излучения на ок­ружающий зону реакции грунт его тонкий сферический слой сильно прогревается и превращается в раскаленный газ, излу­чение этого слоя превращает в раскаленный газ следующий тонкий слой грунта и т. д.

Таким образом, в грунте в результате его послойного про­грева образуется раскаленный объем. Процесс расширения этого объема в невозмущенном грунте называется тепловой волной в грунте.

Внутри раскаленного объема вследствие больших градиентов давления на его границе возникают механические возму­щения. По мере увеличения этого объема и уменьшения тем­пературы среды в нем скорость распространения тепловой вол­ны уменьшается быстрее, чем скорость распространения меха­нических возмущений. Начиная с определенного момента времени, скорость распространения механических возмущений на­чинает превышать скорость тепловой волны и в окружающем раскаленном объеме грунта происходит скачкообразное увели­чение давления, плотности, температуры и скорости его дви­жения до максимальных значений. Процесс распространения этих возмущений называется ударной волной в грунте.

В отличие от взрыва в воздухе при ядерном взрыве в грун­те ударная волна существует лишь в самой ближней зоне.

С увеличением расстояния от центра взрыва увеличение дав­ления и других возмущений в грунте до максимальных значе­ний становится все более плавным. Процесс распространения плавно увеличивающихся давления и других возмущений в грунте до их максимальных значений называется волной сжа­тия.

Итак, на начальной стадии развития подземного ядерного взрыва в грунте возникают и распространяются тепловая вол­на, ударная волна и волна сжатая. В результате их воздейст­вия на окружающую зону реакции грунтовую среду в окрест­ностях взрыва возникают механические колебания, называемые сейсмовзрывными волнами, которые распространяются наболь­шие расстояния.

Процессы развития подземного ядерного взрыва зависят от глубины заложения заряда в грунте.

Если подземный ядерный взрыв происходит на большой глубине, расширение находящихся в небольшом объеме под высоким давлением раскаленных газов и продуктов, образовав­шихся в результате термических превращений грунта, приводит к возникновению взрывной полости, зон механического разру­шения грунта, трещин, пластических деформаций и механиче­ских колебаний грунта.

Для большинства грунтовых сред взрывная полость не устойчива: происходит обрушение кровли и она заполняется об­ломками породы.

При подземном ядерном взрыве на большой глубине прони­кающая радиация и газовый поток полностью поглощаются грунтом, радиоактивные продукты взрыва остаются в полости и в толще разрушенной породы.

Подземные ядерные взрывы, при которых не происходит раскрытие грунтового купола и отсутствует прямой выход про­дуктов взрыва из его полости в атмосферу, называются камуфлетными. Минимальная глубина, начиная с которой не наблюдается выброс грунта, зависит от мощности взрыва и вида грунта. Ориентировочно она составляет м.

Поражающими факторами камуфлетного ядерного взрыва являются: сейсмовзрывные волны и местное действие на грунт (полость и зоны разрушения грунта, остаточные деформации в грунте, вспучивания, отколы и проседания грунта).

Если взрыв происходит на небольшой глубине, вначале происходят те же процессы, что и при взрыве на большой глу­бине. Затем в результате расширения взрывной полости на поверхности земли вырастает грунтовый купол, который тут же раскрывается. Через раскрывшийся купол из полости вырыва­ются газообразные продукты, вследствие чего в воздухе обра­зуются воздушная ударная волна и облако взрыва. Вырвавшие­ся наружу газы поднимают с собой в атмосферу большое ко­личество грунта. В грунте образуется воронка, вокруг нее- навал грунта; возникают пылевые образования. Вместе с га­зами и грунтом в атмосферу выбрасываются радиоактивные продукты, которые, смешавшись с частицами пыли, в после­дующем выпадают и создают сильное радиоактивное зараже­ние местности и воздуха.

Подземные ядерные взрывы, при которых происходит рас­крытие купола и прорыв газообразных продуктов наружу с выбросом в атмосферу грунта, называются взрывами с выбро­сом грунта. Отличительной особенностью таких взрывов явля­ется образование воронки в грунте и навала грунта вокруг во­ронки.

Поражающими факторами подземного ядерного взрыва с выбросом грунта являются: сейсмовзрывные волны, местное действие взрыва (воронка, зоны разрушения, вспучивания и на­вал грунта, камнепад), сильное радиоактивное заражение ме­стности и атмосферы, облако взрыва, пылевые образования.

Проникающая радиация и газовый поток при подземном ядерном взрыве на небольшой глубине практически полностью поглощаются грунтом.

2.1. Поражающие факторы подземного ядерного взрыва

Основными поражающими факторами подземного ядерного взрыва являются: сёйсмовзрывные волны, местное действие взрыва на грунт и радиоактивное заражение местности (при взрыве с выбросом грунта).

Источником сейсмовзрывных волн при подземном взрыве является передача энергии грунту непосредственно в центре взрыва. При этом в грунте образуется волна сжатия.

Волна сжатия-основной поражающий фактор подземного ядерного взрыва, определяющий его действие на котлованные и подземные сооружения; она более интенсивна, чем эпицентральная волна при наземном взрыве.

Параметрами сейсмовзрывных волн, которые характеризу­ют их поражающее действие на заданном расстоянии от эпицентра взрыва, являются: давление (напряжение), смещение, скорость смещения и ускорение (перегрузка) грунта.

«Мирный атом» - это не только атомные электростанции, дающие электричество. В 1950–80 гг. было проведено более 150 «мирных» промышленных взрывов: для создания водохранилищ и каналов, стимулирования источников нефти и газа, тушения пожаров и даже поворота рек вспять. Почему впоследствии правительства США и СССР отказались от этой идеи?

Чаган - озеро в Казахстане, созданное Чаганскими ядерные испытаниями 15 января 1965 года. Ядерные взрывы проводились для народного хозяйства. В дальнейшем планировалась в Казахстане с помощью ядерных взрывов создать около 40 искусственных водоёмов общим объёмом 120-140 млн м³. В таких глубоких резервуарах с оплавленным дном и небольшим зеркалом испарения планировалось аккумулировались весенние стоки вод.

А ведь идея выглядела вполне разумной: берем ядерную бомбу (или много ядерных бомб) - и взрываем ее для того, чтобы скажем проложить канал, создать искусственный водоем, дамбу, разрушить айсберг, добыть побольше нефти, получить подземное хранилище…. Считалось, что такое использование позволит сэкономить массу усилий и времени при относительно небольших издержках. Так что нет ничего удивительного в том, что такие взрывы действительно проводились, причем в весьма больших количествах.

Идеально круглая точка на карте - озеро Чаган, образованное в результате первого советского промышленного подземного ядерного взрыва в 1965 году. Водохранилище сделать не получилось - даже 35 лет спустя уровень радиации на берегу превышал естественный фон в 200 раз .

США

Американцы задумались о мирном применении ядерного оружия где-то в 1950-х годах. Как обычно, было предложено множество мега-проектов того, на что можно было бы пустить силу атома. Один из них предполагал использование ядерных бомб для расширения Панамского канала, или создания его альтернативы - т.н. “атомного канала”, который бы проходил через Никарагуа. Другой, за авторством Эдварда Теллера, предполагал строительство искусственной гавани на Аляски, что потребовало бы взрывы пяти водородных бомб.

По непонятной причине, местному населению не очень понравилась эта идея и в итоге всю затею благополучно похоронили.

Существовал также проект создания канала, который бы заполнил впадину Каттара водами Средиземного моря. В свое время эту идею активно продвигали американцы в качестве альтернативы Асуанской плотине. В 1964 году к проекту подключился добрый немецкий инженер Фридрих Басслер, который предложил использовать 213 полуторамегатонных бомб, чтобы создать 80 километровый канал.

В этом канале были бы установлены турбины гидроэлектростанции. Поскольку площадь котловины составляет 20 000 км2, считалось, что вода из нее будет испаряться быстрее, чем она будет наполняться, что обеспечило бы бесперебойную работу сооружения в течении многих десятилетий.

Так что нет ничего удивительного в том, что вскоре начались испытания, призванные оценить, насколько реально использование данной технологии. В историю они вошли под названием операция Плаушер (или, если перевести, операция Плуг – названием явно выбиралось со смыслом). В 1962 году на полигоне в Неваде было произведено испытание Седан, в ходе которого на глубине 194 метров была взорвана 104 килотонная бомба. В результате взрыва, было выброшено 11 миллионов тонн грунта и образовался кратер глубиной 100 метров и диаметром около 390 метров, который ныне входит в реестр исторических мест США.

И все бы ничего, но взрыв был совсем не таким чистым, как ожидалось: образовалось облако, разнесшее радиоактивные осадки по всей стране. Это стало большим ударом по позициям тех, кто предлагал использование ядерных бомб для создания инженерных сооружений.

Почувствуйте себя в эпицентре - полость, оставшаяся после взрыва трехкилотонного заряда на глубине 350 метров. Стрелка указывает нанесчастного смертника человека.

В рамках операции Плаушер также исследовался вопрос о том, можно ли использовать ядерное оружия для интенсификации нефте и газодобычи. Идея заключается в том, чтобы с помощью ядерного взрыва разорвать пласт и увеличить приток добываемого флюида (газа, воды, конденсата, нефти либо их смеси) к забою скважины.

Всего было проведено три испытания – первые два (1967 и 1973 год) показали, что ядерный взрыв действительно может поспособствовать увеличению добычи. Однако получавшийся таким образом газ содержал повышенный уровень радиации. Несмотря на все уверения компаний о том, что использование подобного газа не опасно для здоровья, и его радиоактивность после очистки будет превышать естественный фон всего на 1%, вскоре стало понятно, что у ядерного газа в США нет абсолютно никаких коммерческих перспектив.

В 1973 году было проведено третьей и последнее испытание в этой серии, в рамках которого на глубине 2 километра были взорваны три ядерных заряда. Оно завершилось неудачей - во-первых, газ все еще был радиоактивным, а во-вторых, образовавшиеся полости не соединились, как планировалось, и стимулировать газодобычу не удалось.

Этот взрыв стал последним в серии мирных в США. Всего в период с 1962 по 1973 было проведено 27 испытаний, в рамках которых было взорвано 33 ядерных устройства. Выводы были неутешительны: несмотря на все усилия, взрывы приводили к слишком большому радиоактивному загрязнению как непосредственно самого места детонации, так и окружающих районов из-за чего использование ядерных бомб для каких-то инженерных работ было неприемлемо. В 1977 году операция Плаушер была окончательно закрыта.

СССР

Что касается страны Советов, то пускай там начали проводить мирные (или, как их называли, промышленные) взрывы позже, чем в США, зато в отличие от заокеанских товарищей этот процесс был поставлен на весьма широкую ногу.

Испытания проводились в рамках т.н. Программы №7. Всего в СССР было произведено 124 промышленных ядерных взрыва (впрочем, некоторые источники дают и большие цифры). С помощью них в СССР создавались подземные хранилища для хранения газоконденсата, воронки для водохранилищ, пытались строить плотину и отработать технологию поворота рек. Много взрывов было предпринято в рамках сейсморазведки недр.

Первым советским промышленным взрывом стало испытание Чаган, проведенное в Казахстане в 1965 года. Его целью было создание искусственного водохранилища для нужд сельского хозяйства и орошения полей. Взрыв 170-килотонной водородной бомбы привел к образованию вороник диаметром 430 метров и глубиной 100 метров. После этого был создан канал, который соединил русло реки Чаган с этой воронкой. Так на свет появилось озеро Чаган, также известное как “атомное озеро”.

Купающийся в атомном озере человек - министр среднего машиностроения Ефим Славский. Хороший пиар, как бы сейчас сказали.

Я думаю, что мне не стоит говорить, почему из ядерной воронки вышло не самое лучшее водохранилище. Даже по состоянию на 2000 год уровень радиации на берегу превышал естественный фон от 60 до 200 раз в зависимости от места замера.

Особым советским ноу-хау стало использование ядерных бомб для ликвидации горящих газовых скважин. В 1963 году на месторождении Урта-Булак в Узбекистане произошла авария, в результате которой вспыхнул 70-метровый факел. Попытки потушить его обычными средствами провалились. Шутка ли, за сутки там сгорало 12 миллионов кубометров газа.

В итоге, чтобы погасить факел, было решено использовать последнее средство. К каналу скважины была пробурена наклонная штольня, в которую на глубине 1500 метров был заложен ядерный заряд. Через 23 секунды после детонации горевший 1064 дня факел наконец погас.

Но этот успешный случай на мой взгляд все же скорее является исключением. Например, попытка в 1972 году потушить горящее месторождение в Харьковской области окончилась провалом. Его потушили позже уже традиционными способами. В 1981 году была предпринята попытка потушить Кумжинское месторождение. Однако вместо ликвидации аварийного выброса произошло размножение мест разрывов пород и мест выбросов конденсата. После этого месторождение законсервировали, выход газа со дна наблюдается до сих пор.

В рамках эксперимента “Сай-Утёс” в 1969 – 1970 году в Казахстане было проведено три подземных термоядерных взрыва с целью “образования провальных воронок, не связанных с полостью взрыва” - т.е. для создания водохранилищ. Однако, пускай в двух случаях из трех воронки и были созданы, но успехом итоги испытаний назвать сложно. Трещиноватость полученных горных пород привела к тому, что вода в воронках не задерживалась.

В 1971 году в Пермской области был произведен тройной ядерный взрыв (проект “Тайга”), целью которого была отработка технологии и начало создания Печоро-Камского канала. Всего для его строительства планировалось использовать 250 ядерных бомб. Но по результатам уже первого испытания выяснилось, что канал таким образом создать не удастся, и потому проект вскоре быстро свернули. Помимо солидной остаточной радиации, на месте взрывов остались три неиспользованные скважины, породившие кучу легенд о забытых там ядерных бомбах.

Закончилась неудачей и попытка создать плотину в Якутии. Планировалось провести восемь ядерных взрывов, которые должны были вспучить землю, однако уже первое испытание (1974 год) привело к аварийной ситуации. От идеи отказались, а воронку от греха подальше засыпали.

Ряд взрывов был направлен на создание подземных хранилищ - но и с ними все было не слишком гладко. Например, в 1980 - 1984 годах в Астраханской области было произведено 15 подземных ядерных взрывов (проект “Вега”). Вначале все было хорошо, но уже через пару лет, 13 созданных таким образом хранилищ стали уменьшаться в объёме. Через год всего семь из них находились в эксплуатации. Вскоре их использование также прекратилось. Авторы идеи считали, что границы оставшихся после взрывов полостей должны были остеклениться, однако в них судя по всему проникли грунтовые воды, которые вначале растворили радиоактивные остатки, а затем стали выносить их на поверхность.

Попытка создать таким же образом хранилища газоконденсата на Таймыре тоже не увенчалась успехом. Подземные полости оказались меньше расчетных и так и не использовались.

В 1979 на донбасской шахте “Юнком” был взорван заряд мощностью 0.3 килотонны с целью снять напряжения в угольном массиве и тем самым повысить безопасность шахтеров. Мнения специалистов по вопросу того, привел ли взрыв хоть к какому-то позитивному эффекту, расходятся.

Последний взрыв по Программе №7 в СССР был произведен в 1988 году. В следующем 1989 году был введен мораторий на все виды атомный испытаний. В целом, из всей советской мирной ядерной программы наибольшую отдачу при наименьшем риске для окружающей среды принесли взрывы, использовавшиеся для сейсморазведки и интенсификации нефтедобычи. Попытки же создать что-то с помощью ядерной бомб, использовать ее в инжнерных целях были не слишком успешными с практической точки зрения. Я уж не говорю про многочисленные случаи, когда в ходе этих самых мирных взрывов случалось серьезное радиоактивное загрязнение местности.

Это конечно банально, но на мой взгляд причина подобных неудач весьма проста: ядерная бомба создавалась с целью уничтожения людей, а не как инструмент тонкой настройки для созидания и обустройства мира к лучшему.

Подземный ядерный взрыв October 13th, 2016

Конечно же все знают о таком виде испытаний, как подземный ядерный взрыв, но я не совсем понимал все же специфику такого варианта. Как? Зачем? Чем такой вариант испытания выгоднее и лучше? Для каких целей?

В 1947 году Совет министров СССР одобрил постановление о начале строительства полигона для испытания первой советской атомной бомбы. Строительство завершили 26 июля 1949 года. Полигон площадью 18,540 кв. км располагался в 170 км от Семипалатинска. Впоследствии оказалось, что выбор места для полигона был сделан удачно: рельеф местности позволял проводить подземные ядерные испытания в штольнях и скважинах.

Всего на Семипалатинском полигоне в период с 1949 по 1989 год было проведено 122 атмосферных и 456 подземных ядерных испытаний.

Вот какова технология проведения подземного ядерного взрыва...

Первые — США

Первый в истории подземный ядерный взрыв был произведен США под кодовым названием «Uncle» на Невадском полигоне 19 ноября 1951 года. Взрыв на выброс грунта мощностью 1,2 килотонны был проведен на малой глубине (5,5 м), исключительно в интересах министерства обороны для проверки поражающих факторов. Первое «полноценное» подземное ядерное испытание «Rainier» состоялось на невадском полигоне, площадке Rainier Mesa, 19 сентября 1957 года.

Схема проведения ядерного испытания Rainier

Ядерное устройство мощностью 1,7 килотонны было подорвано в тоннеле горы на глубине 275 м.

Он проводился для отработки методики испытаний ядерных зарядов в подземных условиях, а также для проверки способов и средств дальнего обнаружения подземных взрывов. Это испытание заложило основы технологии проведения подземных ядерных испытаний, особенно это стало актуальным после подписания «Московского договора 1963 года» о запрещении ядерных испытаний в атмосфере, космическом пространстве и под водой.

Клубы пыли, поднятые ударной волной взрыва Rainier

Всего до первого советского подземного взрыва правительством США в ходе операций было проведено 21 подземное ядерное испытание.

Подготовка к испытаниям

Штольня для первого советского подземного ядерного взрыва 380 м длиной была прорыта внутри скального массива полигона на глубине 125 м. После переоборудования штольни во взрывную камеру на специальной тележке по рельсам подавался контейнер с ядерным зарядом в 1 кт в тротиловом эквиваленте.

При взрыве внутри камеры давление могло достигать нескольких миллионов атмосфер, поэтому штольня была оборудована тремя участками забивки. Это делалось для предотвращения попадания наружу радиоактивных продуктов взрыва.

Первый участок забивки длиной 40 м имел железобетонную стенку и состоял из щебеночной засыпки. Через забивку проходила труба для вывода потока нейтронов и гамма-излучения к датчикам приборов, которые регистрировали развитие цепной реакции. Второй участок, состоявший из железобетонных клиньев, имел длину 30 м. Третий участок забивки 10-метровой длины был сооружен на расстоянии 200 м от взрывной камеры. Там располагались три приборных бокса с измерительной аппаратурой. Также по всей штольне были размещены и другие измерительные приборы.

Эпицентр обозначался красным флагом, расположенным на поверхности горы, прямо над камерой взрыва. Подрыв заряда осуществлялся автоматически с командного пульта, находившегося на расстоянии 5 км от устья штольни. Здесь же размещалось сейсмическое оборудование и аппаратура для регистрации электромагнитного излучения от взрыва.

Испытание

В назначенный день с командного пульта был подан радиосигнал, включающий сотни приборов различного типа, а также обеспечивавший подрыв самого ядерного заряда.

В результате на месте взрыва образовалось пылевое облако, вызванное камнепадом, а поверхность горы над эпицентром поднялась на 4 м.

Никакого выхода наружу радиоактивных продуктов не наблюдалось. После взрыва вошедшие в штольню дозиметристы и рабочие обнаружили, что участок штольни от устья до третьей забивки и приборные боксы не разрушены. Радиоактивного заражения также зафиксировано не было.

6 ноября 1971 года на безлюдном острове Амчитка (Алеутские острова, Аляска) был приведен в действие 5-мегатонный термоядерный заряд Cannikin - самый мощный за всю историю подземных взрывов. Испытание было проведено США с целью изучения сейсмических эффектов.

Последствием взрыва стало землетрясение в 6,8 балла по шкале Рихтера, вызвавшее поднятие грунта на высоту около 5 метров, крупные обвалы на береговой линии и сдвиги пластов земли по всему острову площадью 308,6 км.

Мирные взрывы

С 1965 по 1988 год в СССР действовала программа мирных ядерных взрывов. В рамках секретной «Программы №7» было произведено 124 «мирных» ядерных взрыва, 117 из них проводились вне границ атомных полигонов, причем с помощью подрывов ядерных зарядов ученые решали только народно-хозяйственные задачи. Так, ближайший к Москве ядерный взрыв был произведен в Ивановской области.

Вот тут мы подробнее обсуждали

В 1947 году Совет министров СССР одобрил постановление о начале строительства полигона для испытания первой советской атомной бомбы. Строительство завершили 26 июля 1949 года. Полигон площадью 18,540 кв. км располагался в 170 км от Семипалатинска. Впоследствии оказалось, что выбор места для полигона был сделан удачно:

рельеф местности позволял проводить подземные ядерные испытания в штольнях и скважинах.

Всего на Семипалатинском полигоне в период с 1949 по 1989 год было проведено 122 атмосферных и 456 подземных ядерных испытаний.

Первые — США

Первый в истории подземный ядерный взрыв был произведен США под кодовым названием «Uncle» на Невадском полигоне 19 ноября 1951 года. Взрыв на выброс грунта мощностью 1,2 килотонны был проведен на малой глубине (5,5 м), исключительно в интересах министерства обороны для проверки поражающих факторов. Первое «полноценное» подземное ядерное испытание «Rainier» состоялось на невадском полигоне, площадке Rainier Mesa, 19 сентября 1957 года.

National Nuclear Security Administration Схема проведения ядерного испытания Rainier

Ядерное устройство мощностью 1,7 килотонны было подорвано в тоннеле горы на глубине 275 м.

Он проводился для отработки методики испытаний ядерных зарядов в подземных условиях, а также для проверки способов и средств дальнего обнаружения подземных взрывов. Это испытание заложило основы технологии проведения подземных ядерных испытаний, особенно это стало актуальным после подписания «Московского договора 1963 года» о запрещении ядерных испытаний в атмосфере, космическом пространстве и под водой.

National Nuclear Security Administration Клубы пыли, поднятые ударной волной взрыва Rainier

Всего до первого советского подземного взрыва правительством США в ходе операций было проведено 21 подземное ядерное испытание.

Подготовка к испытаниям

Штольня для первого советского подземного ядерного взрыва 380 м длиной была прорыта внутри скального массива полигона на глубине 125 м. После переоборудования штольни во взрывную камеру на специальной тележке по рельсам подавался контейнер с ядерным зарядом в 1 кт в тротиловом эквиваленте.

При взрыве внутри камеры давление могло достигать нескольких миллионов атмосфер, поэтому штольня была оборудована тремя участками забивки. Это делалось для предотвращения попадания наружу радиоактивных продуктов взрыва.

Первый участок забивки длиной 40 м имел железобетонную стенку и состоял из щебеночной засыпки. Через забивку проходила труба для вывода потока нейтронов и гамма-излучения к датчикам приборов, которые регистрировали развитие цепной реакции. Второй участок, состоявший из железобетонных клиньев, имел длину 30 м. Третий участок забивки 10-метровой длины был сооружен на расстоянии 200 м от взрывной камеры. Там располагались три приборных бокса с измерительной аппаратурой. Также по всей штольне были размещены и другие измерительные приборы.

Эпицентр обозначался красным флагом, расположенным на поверхности горы, прямо над камерой взрыва. Подрыв заряда осуществлялся автоматически с командного пульта, находившегося на расстоянии 5 км от устья штольни. Здесь же размещалось сейсмическое оборудование и аппаратура для регистрации электромагнитного излучения от взрыва.

Испытание

В назначенный день с командного пульта был подан радиосигнал, включающий сотни приборов различного типа, а также обеспечивавший подрыв самого ядерного заряда.

В результате на месте взрыва образовалось пылевое облако, вызванное камнепадом, а поверхность горы над эпицентром поднялась на 4 м.

Никакого выхода наружу радиоактивных продуктов не наблюдалось. После взрыва вошедшие в штольню дозиметристы и рабочие обнаружили, что участок штольни от устья до третьей забивки и приборные боксы не разрушены. Радиоактивного заражения также зафиксировано не было.

Мирные взрывы

С 1965 по 1988 год в СССР действовала программа мирных ядерных взрывов. В рамках секретной «Программы №7» было произведено 124 «мирных» ядерных взрыва, 117 из них проводились вне границ атомных полигонов, причем с помощью подрывов ядерных зарядов ученые решали только народно-хозяйственные задачи. Так, ближайший к Москве ядерный взрыв был произведен в Ивановской области.

Предполагалось, что с помощью подземных мирных ядерных взрывов можно будет интенсифицировать добычу нефти и газа, создавать гавани, каналы и водохранилища, а также вести разработку полезных ископаемых на бедных месторождениях. За все время мирных испытаний произошло как минимум три аварии, при которых была зафиксирована утечка радиоактивных продуктов взрыва. Ядерные взрывы в мирных целях проводили только два государства: СССР и США. Аналогом советской программы в США был проект «Плаушер», запущенный в 1957 и свернутый в 1973 году.

В апреле 1996 года между Национальным ядерным центром Казахстана и Агентством по ядерной безопасности при министерстве обороны США было подписано соглашение, по которому казахстанские и американские специалисты должны совместными усилиями ликвидировать 186 тоннелей и штолен, в которых проводились испытания. 29 июля 2000 года на Семипалатинском ядерном полигоне была взорвана последняя штольня, после чего он прекратил свое существование.

Обещали рассказать – выполняем, принося извинения за долгую паузу. Долго размышляли, как поступить правильно: сразу перейти к рассказу о подземном ядерном взрыве «Гном» или начать с небольшого предисловия о самой идее подземных ядерных взрывов, о том, откуда она взялась и как она развивалась. Решили, что без предисловия не все будет понятно, но вот объем этого предисловия оказался размером в отдельную заметку. Но история действительно интересная – «угощайтесь»!

Давайте сначала несколько слов о том, что за зверь такой этот самый «ПЯВ» – подземный ядерный взрыв, кто его придумал и зачем он понадобился. Впрочем, чего уж тут: если слышим слова «ядерный взрыв» – значит, речь про военных. Ну, любят они «бабахнуть», причем любовь эта давняя и самозабвенная. С той поры, как порох изобрели – бабахают так бабахают, спасу нет. Конечно, дела военные – не совсем тема нашего сайта, но уран, который, как известно, всему голова, таков, каков он есть: одновременно и топливо, и оружие, поэтому немножко рассказать о военных ПЯВ стоит.

Под землю со своими ненаглядными «ядрен-батонами» военные полезли не от хорошей жизни, а из-за военных же причин. Первый ядерный взрыв в истории человечества состоялся 16 июля 1945 года: в этот день американцы взорвали плутониевую бомбу мощностью в 21 килотонну в пустыне Аламогордо, штат Нью-Мексика, операция Trinity – Троица. Ученые Манхэттенского проекта к такому событию подошли весьма ответственно: взрыв отслеживался всеми доступными на тот момент средствами и приборами. Ученые наблюдали за взрывом, а генералы – за учеными, и господа военные зафиксировали: эти яйцеголовые могут фиксировать факт взрыва с весьма значительных расстояний. Прошло совсем немного времени, и фиксирующая аппаратура уже размещалась на самолетах-разведчиках. К примеру, о взрыве нашей РДС-1 в августе 1949 года американцы узнали уже через сутки, при этом они смогли получить данные о типе бомбы, ее мощности и прочих характеристиках.

Президент США Трумэн «презентовал» информацию о нашем первом испытательном взрыве на весь мир спустя пару недель:

«Советы справились с созданием ядерного оружия, какая досада».

Скорость озвучки обескуражила товарища Сталина, но физики из Спецпроекта объяснили, что никакие шпионы по лабораториям и по полигону не бегали, что эта информация была получена научно-техническими методами. Соответственно, для наших физиков и военных это тут же и стало стартом программы быстрого развития систем контроля и наблюдения: если американцы могут фиксировать наши ядерные испытания, мы обязаны ответить зеркально. События тогда развивались многократно быстрее, нежели сейчас, причем настолько, что нельзя отделаться от предположения о том, что люди, вооруженные арифмометрами и логарифмическими линейками, соображали в десятки раз быстрее нынешних обладателей невероятных гаджетов. Уже в 1951 году удалось уверенно зафиксировать надземный ядерный взрыв на Семипалатинском полигоне с расстояния в 700 км – полтора года и Советский Союз фактически получил новый вид «войск» – Службу Специального Контроля. Организационно ССК была оформлена как структурное подразделение ГРУ приказом министра обороны Р. Я. Малиновским 13 мая 1958 года.

Американские военные особо не сомневались в том, что СССР сможет фиксировать воздушные и наземные ядерные испытания – а, следовательно, получать массу информации, которая мгновенно перестанет быть секретной. Потому они, собственно говоря, и полезли под землю – первый ПЯВ был произведен ими 29 ноября 1951 года. Для тех, кто верил тогда и верит сейчас в то, что по ту сторону океана обитают исключительно миролюбивые эльфы с добрыми глазами, информация от работников Пентагона, разумеется, звучала куда красивее. Ну, вот так, например:

«ПЯВ проводятся только и исключительно с целью предотвращения распространения радиации, недопущения радиоактивного заражения окружающей среды».

Участники секты эльфопоклонников могут верить подобного рода текстам и дальше, реалисты же прекрасно понимают: да плевать хотели вояки на любые заражения, им просто надо было максимально соблюдать режим секретности, не более того.

Да, сейсморазведка развивалась семимильными шагами, но она дает информацию только о мощности взрыва – конечно, если все сделано достаточно аккуратно и радиоактивные вещества, образовавшиеся при подрыве, остались под землей. Почему написано «достаточно аккуратно»? Так, извините, речь ведь об американцах, а то, как у них замечательно-безошибочно развиваются различные направления их атомного проекта, мы в курсе.

Ну, и чтобы закончить «военный рассказ» – немного статистики. ПЯВ в массовом количестве производили только два государства – США и СССР, значительно позже со считанными взрывами подтянулись Индия и Пакистан, Англия и Китай, а в настоящее время, плюя на все международные договоры, этим регулярно занимаются только неистовые северные корейцы. Но «все прочие» особой погоды не делали, а вот американцы под землей навзрывали на 38,35 мегатонн в тротиловом эквиваленте, Советский Союз – на 38,0 мегатонн. Паритет по мощности не означал равного количества взрывов: нашенских было в 1.5 раза меньше. Вот на этих цифрах обзор чисто военных ПЯВ мы и прекратим, прочие подробности интересующиеся вполне могут найти самостоятельно. О мораториях, о договоре, запретившем испытания в космосе, в воздухе, на земле и под водой, о том, как появился договор, запретивший всем его участникам вообще любые испытания. Большая, интересная тема – вот только не для Геоэнергетики.

Подготовка, Фото: bbc.com

Собственно, что такое ПЯВ? Роют шахту диаметром под боезаряд, глубиной, как правило, от 200 до 800 метров. В шахту опускают заряд, поверх него организовывают пробку из супычих материалов (галька, песок и пр.), над пробкой размещают всевозможную измерительную аппаратуру, где-то в стороне, на безопасном расстоянии – пункт управления. Рванули, измерили все, что было необходимо, все просто и со вкусом. Остается только понять, что же происходит под землей.

Испытание, Фото: bbc.com

Взрыв приводит к испарению подземной породы, в результате чего полость, в которой располагался ядерный заряд, заполняется перегретым радиоактивным газом. Затем, по мере падения температуры, на дне полости скапливается расплавленная горная порода. Еще через несколько часов, с падением температуры и давления, полость проваливается, на поверхности появляется кратер. Это – если очень коротко, без особых подробностей. Вот только подробности настолько «вкусные», что стоит их чуточку приоткрыть.

Последствия, Фото: bbc.com

Да, еще один момент. Советская эпоха, помимо всех прочих побед, свершений и недостатков имела еще одну характерную особенность. Назовем ее условно «суконный язык»: подчеркнуто сухой, не содержащий никаких даже признаков эмоциональной окраски того, что описывается. Вот вам – для ностальгии – замечательный образец.

«К моменту завершения процесса энерговыделения вся энергия сосредоточена в газе. При ядерном взрыве обычно в состав газов включают собственно продукты детонации прореагировавшего ядерного горючего и испарившиеся части зарядного устройства. Большая часть этих газов представляет пары различных металлов и других веществ с высокой температурой конденсации. Начальные термодинамические параметры продуктов детонации при ядерном взрыве обладают более высокими уровнями, чем при взрывах химических ВВ. Температура достигает нескольких миллионов кельвинов, давление – десятков тысяч ГПа.»

Теперь то же, но нормальным языком. При взрыве ядерного заряда, который затолкали под землю, в радиоактивный газ превращается не только уран или плутоний, но и вся оболочка, внутри которой он располагался. Температура взрыва – несколько миллионов градусов заставляет мгновенно испариться еще и несколько метров (в зависимости от мощности заряда) горных пород вокруг заряда. Вот просверлили, к примеру, гранит – он станет газом, причем в считанные доли секунды. И по той породе, которая находилась чуть дальше, лупят все поражающие факторы ядерного взрыва, а ударная и тепловая волна многократно усиливаются дополнительным объемом вот такого газа. Порода вокруг заряда не колется, не рассыпается в песок – она просто испаряется. Красиво, правда? Этот тепловой удар сопровождается и всеми прочими прелестями – гамма-излучением, электромагнитным импульсом, лучистой энергией… Или тем же суконным языком:

«…при ядерном взрыве имеют место такие своеобразные эффекты, как радиоактивное последствие, ионизация, химическое преобразование веществ и минералов, испарение и плавление и разогрев пород, интенсивная дезинтеграция минералов и пород, разрушение или изменение значительных участков пород и массивов».

Особенно прелестно звучит «интенсивная дезинтеграция минералов и пород», не так ли? Порода и минералы превратились в раскаленный до миллионов градусов радиоактивный газ, еще часть твердых пород расплавилась и потекла ручьем – это у нас, блин, «интенсивная дезинтеграция». Ладно, «дезинтегрировали», а дальше что?

«Далее взрывная волна представлена волнами сжатия и сейсмической… При ядерном взрыве может иметь место накопление и образование нежелательных или опасных концентраций вредных веществ, сохраняющих свою токсичность в течение длительного времени и в точке взрыва, и в региональном и в глобальном плане в зависимости от технологии производства взрыва и от технологии использования его эффектов в различных технологических цепочках. Это обстоятельство требует внимательного учета взрывного последействия во всех областях использования ядерно-взрывных технологий.»

Снова перевод с русского на русский: под землей накапливаются самые разные радиоактивные газы, которые норовят по трещинам породы просачиваться на поверхность, переходить в грунтовые воды – это и предлагается «внимательно учитывать». Каким образом? Как предотвратить риск подобного распространения? Ответов нет, но итог всех этих «суконных» рассуждений» – вот такой:

«с помощью единичных или небольшого количества ядерных взрывов могут создаваться крупные, иногда весьма сложные объекты технологического использования: подъемные емкости, укрупненные скважины, подземные перколяторы, магазины руды, выемки, насыпи и т.п. … Использование ядерных взрывов в народнохозяйственных целях требует разработки соответствующих технологий, включающих в себя собственно технологические процессы, аппаратурно-машинные комплексы и организационно-управленческие компоненты.»

«Народнохозяйственные цели» – прелестно звучит, не так ли? Однако самое занимательное, что придумка про ПЯВ для таких целей хронологически впервые появилась не в СССР, а в США. Про программы советских ПЯВ для тушения пожаров, для улучшения условий нефте- и газодобычи, для создания водоемов, тоннелей, плотин наш сайт готов рассказать, если будет интерес, но не в этой заметке. Мы-то собирались поведать про подземный ядерный взрыв «Гном» и про то, каким образом он связан с хранилищем ОЯТ «военных» реакторов в США – вот и продолжим двигаться в этом направлении.

Придется вспомнить, кем был замечательный гражданин США, венгерский гений еврейского происхождения Эдвард Теллер. Гений – не преувеличение, вклад Теллера в развитие физики поистине огромен. Да, именно он в сотрудничестве с американцем польского происхождения Станиславом Уламом разработал и предложил конструкцию термоядерной бомбы.

Физик-теоретик (Венгрия/США), широко известный как «отец водородной бомбы», Фото: mithattosun.com

Но Теллер очень многое сделал и для развития ядерной и молекулярной физики, спектроскопии, теории бета-распада, статистической механики, ученые до сих пор пользуются результатами его изысканий, есть теории, носящие его имя. Ну, просто замечательный человек! Получив гражданство США в 1941 году, с 1943 он стал участником Манхэттенского проекта, но в разработке ядерного оружия участия практически не принимал – его гораздо больше интересовало оружие термоядерное. До Хиросимы и Нагасаки интерес его оставался сугубо теоретическим: даже экономика такого гиганта, как США, «не тянула» одновременно развитие двух таких проектов. Но теорию он развил до такой степени, что после получения финансирования на это направление американцы смогли создать термоядерную бомбу всего за несколько лет. 1 ноября 1952 года на атолле Эниветок (Маршалловы острова) прогремел взрыв под кодовым названием «Иви Майк» (Ivy Mike). Да, бомбой творение Теллера-Улама можно было назвать только с большой натяжкой – 62-тонное изделие было размером с трехэтажный дом, но мощность первого термоядерного взрыва потрясала воображение: 10,4 мегатонны! 10 миллионов 400 тысяч тонн тротилового эквивалента, в 450 раз мощнее взрыва над Нагасаки.

Гигантские размеры первого детища Теллера были связаны с тем, что в этом изделии использовались дейтерий и тритий в жидком виде: грубо говоря, пришлось построить гигантский холодильник. Но Теллер, доказав возможность реализации на практике термоядерного взрыва, предложил дальнейшее совершенствование: использовать дейтерид лития-6. Сказано – сделано, ведь в 40-х и 50-х в США обитали янки, а не американцы. И вот при испытании Bravo изделия под кодовым названием «Креветка» (1954 год, атолл Бикини. Старшее поколение должно еще помнить, что Бикини – это не только модные пляжные трусы) прозвучал махонький звоночек: Теллер может ошибаться, и ошибки его могут давать весьма драматические результаты. По его расчетам, «Креветка» должна была выдать 6 мегатонн, а на деле получилось … 15. Выяснилось, что и дейтерид лития-7 участвует в термоядерной реакции, чего Теллер просто не учел. Итог – самое мощный взрыв в истории термоядерной программы США. Ошибка – и мощность оказалась выше не на проценты, а в разы.

Прочие детали биографии Теллера занимательны, но к делу особого отношения не имеют. Подсидел Оппенгеймера, поддержав обвинения в его нелояльности, добился миниатюризации термоядерных бомб и боеголовок, (по имеющимся сведениям все термоядерные боеголовки на американских ракетах стратегического назначения сконструированы по схеме Теллера-Улама), активно поддерживал СОИ, обнародовал сведения о наличии у Израиля атомной бомбы. Прекрасный человек, вот просто клейма ставить негде… Нам интереснее то, что в начале 50-х у этого джентльмена появился новый зуд – доказать, что от атомной программы может быть практическая польза. Нет, у него не было даже попыток как-то поучаствовать в разработке АЭС – не того полета птица, не под то заточен мозг.

Посмотрите еще разок на «суконный» текст:

«Использование ядерных взрывов в народнохозяйственных целях требует разработки соответствующих технологий, включающих в себя собственно технологические процессы, аппаратурно-машинные комплексы и организационно-управленческие компоненты».

Вот слово в слово совпадает с разработанной под руководством Теллера американской программой Operarion Plausher (у нас этот проект частенько называли «программа «Лемех» – просто дословный перевод). Вот исключительно для народнохозяйственных целей Теллер и команда намеревались при помощи ПЯВ осчастливить жителей Калифорщины, Невадщины и Аризонщины созданием железнодорожной насыпи в пустыне Мохаве, жителей Алясщины – крупной морской гаванью, обитателей Панамщины – дублем Панамского канала, гражданам Канадщины Теллер хотел помочь добывать нефть…

«Плаушер» официально стартовал в 1957 году, был свернут в 1973 – к тому времени американцы окончательно накушались инициативами своего ведущего физика-ядерщика по самое не могу. Куда только смотрело советское руководство, спрашивается? КуКрыНиксы какие-то картинки рисовали, Хрущев ботинком по трибуне стучал – а выгоднее было всеми силами поддержать начинания талантливого ученого. Давайте пробежимся по проектам программы – пусть и у вас появится хорошее настроение:

проложить канал-дублер Суэцкого канала по территории … Израиля;

проложить новое русло Панамского канала: 77 км, ширина 300 м, глубина 150 м при помощи 302 ПЯВ общей мощностью 167,5 мегатонн (!);

построить глубоководные защищенные морские гавани на Аляске близ мыса Томпсон;

соорудить глубоководную морскую гавань на северо-западе Австралии;

соорудить судоходный канал длиной 160 км к железорудному месторождению на западе Австралии;

добывать нефть из битумозных песков в Атабаске (Канада) после их предварительного разогрева при помощи ПЯВ;

соорудить гидроэнергетический комплекс в Каттарской впадине (северная Африка) за счет притока вод Средиземного моря по каналу, образованному при помощи 429 ПЯВ общей мощностью 65,9 мегатонн (!);

дробить руду под землей в штате Коннектикут;

построить судоходный речной канал между реками Теннеси и Томбигби в штате Массачусетс;

соорудить систему каналов и водохранилищ в штате Аризона.

Прочитали? Нет, это не Задорнов и не репортаж из палаты дома умом скорбящих, это планы, которые всерьез рассматривала Комиссия по атомной энергии США. Перечень не полон – там еще много интереснейших идей. Подлунные взрывы на нашем естественном спутнике, добыча геотермальной энергии в разных уголках США, дробление медной руды с целью ее дальнейшего подземного выщелачивания и прочее, прочее, прочее. Эдакая маниловщина имперского размаха, основанная на величайшем из покоренных человеком источнике энергии.

Но, если кто-то думает, что советские физики не ответили на этих планов громадьё встречным фонтаном фантазии – спешим разочаровать. И озера мы создавать собирались, и плотины строить, и сибирским рекам переток в среднеазиатские пустыни обеспечивать, и нефть с газом добывать…

Какая-то тотальная эйфория, прервать которую смогла только грубая действительность: один ПЯВ за другим не давал запланированных результатов, раз за разом на поверхность вырывались облака радиоактивных газов. Американцы очнулись первыми, свернув «Плаушер» уже в 1973 году, наши что-то планировали и планировали вплоть до 1988 года. Но нашим физикам для интеллектуального развлечения хватило именно планов – додуматься до того, чтобы в 7 км от эпицентра ПЯВ строить хранилище радиоактивных отходов военных программ смогли только американцы. Речь о первом в истории мирном ПЯВ «Гном» и том самом хранилище WIPP (Waste Isolation Pilot Plant – Пилотный Завод по Утилизации Отходов).

Вооружившись твердым намерением доказать абсурдность поговорки «Талант в землю не зароешь», Теллер начал копать. Первым мирным ПЯВ стал взрыв «Гном» (уфф, добрались) – Gnome 10 декабря 1961 года. Хотели рвануть еще в 1958, да тут у СССР и США мораторий на ядерные испытания случился, прерванный из-за Карибского кризиса.