Взорвать по-мирному: Мы по взрывам — впереди планеты всей

Первые ядерные взрывы подстегнули фантазию инженеров и ученых всего мира: всерьез разрабатывались проекты гигантских самолетов, поездов, кораблей и автомобилей с ядерными двигателями, космических аппаратов-взрыволетов», использующих для перелетов к далеким мирам последовательность небольших ядерных взрывов, и прочих устройств, использующих энергию «мирного атома». В марте 1962 года министр среднего машиностроения Ефим Славский получил отчет физиков-ядерщиков Юрия Бабаева и Юрия Трутнева «О необходимости развертывания работ по изучению возможностей использования атомных и термоядерных взрывов в технических и научных целях». В частности, там говорилось об отставании СССР в области исследований промышленного применения ядерных взрывов от США, где с 1957 года по программе Plowshare («Плуг» — отсылка к библейскому выражению «они перековали мечи на орала») работы вышли из теоретической стадии и вошли в фазу реальных взрывов.

Отчет очень интересный — отечественные физики предлагали использовать ядерные взрывы для получения электроэнергии, производства плутония, трития и трансурановых элементов, при строительстве каналов и гаваней, вскрышных работах, рытье котлованов, для интенсификации добычи нефти и газа, получения больших масс негашеной извести, карбида кальция и ацетилена, а также в металлургии и азотной промышленности. Причем каждый пункт программы был подробно расписан и производил очень реалистичное впечатление.

Американцев тоже было трудно упрекнуть в отсутствии воображения — проект Plowshare рассматривал ядерные взрывы как весьма эффективное средство для сооружения гаваней, водохранилищ, карьеров, каналов, плотин, емкостей для отвода воды в случае наводнения, емкостей для захоронения сильно загрязненных отходов, дробления сланцев, интенсификации добычи нефти и газа и даже создания искусственных водоемов в зонах отдыха. Наиболее перспективным считался проект прокладки через Панамский перешеек нового современного канала к 1980 году «всего» тремястами ядерными взрывами.

Славский с энтузиазмом поддержал отчет Трутнева и Бабаева, и в 1962 году в СССР была запущена масштабная программа мирных ядерных взрывов. В ней было задействовано более десятка министерств: Минсредмаш, Мингазпром, Миннефтепром, Минугольпром, Минэнерго, Минцветмет, Минводхоз и другие, по заказам которых и проводились взрывы.

Первый советский промышленный ядерный взрыв 15 января 1965 года на реке Чаган должен был по многим параметрам перекрыть американский взрыв Sedan, проведенный 6 июля 1962 года. Американская воронка была «сухая», советскую же планировалось заполнить водой. К тому же советский заряд был значительно чище — уровень чистоты 94% (значит, только 6% радиоактивной начинки не «сгорало», а разносилось взрывом по окружающему пространству) против 70% у американцев.

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.

Технология создания водоемов в поймах рек была следующей: глубокая воронка создавалась с помощью ядерного взрыва на выброс. В образованном взрывом навале прокладывался канал, соединявший русло реки с воронкой. Канал строился или взрывами химических ВВ одновременно с ядерным взрывом, или после него обычными средствами строительной техники.

Именно так и прошел эксперимент в устье реки Чаган: 170-килотонный термоядерный заряд, взорванный на глубине 178 м образовал воронку диаметром 430 м, глубиной 100 м и объемом 10,3 млн. м3. Уровень гамма-излучения в районе воронки к концу первых суток доходил до 30 Р/ч, через 10 дней упал до 1 Р/ч, а в настоящее время составляет 2−3 мР/ч (естественный радиоактивный фон — 15−30 мкР/ч). Весной 1965 года русло реки соединили с воронкой каналом, а позднее в левобережной части была построена каменно-земляная плотина с водопропускными сооружениями. Сооружение канала, плотины и водосбросов создало условия для образования водоема общей емкостью около 17 млн. м3.

В оценках последствий создания этого водохранилища нет единодушия. Правозащитники указывают, что облако от взрыва накрыло территорию десяти населенных пунктов с населением в 2000 человек. Расчетные дозы облучения щитовидной железы у тех из них, кто проживал на наиболее загрязненных территориях, только за первые полтора года после взрыва составили более 14 бэр. Много это или мало? Нормы радиационной безопасности (НРБ-99), принятые в России, устанавливают предельный уровень облучения в 0,5 бэр в год, или 5 бэр за 50 лет.

С другой стороны, руководивший взрывом Иван Турчин вспоминал: «Дозиметрическая служба полигона вела систематический контроль радиационной обстановки в воронке и водоеме. Вода в водоеме была чистая: мы неоднократно купались в нем, ловили и ели карасей (я здоров, чувствую себя хорошо, хотя мне уже 75 лет, а тогда не было и пятидесяти)».

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. С инженерной точки зрения результат был блестящим. Проблемы пришли из-за границы.

Несмотря на то, что использовались новые ядерные заряды с очень малой мощностью по делению, образовался след радиоактивного загрязнения длиной примерно 25 км. Но самое главное, радиоактивные продукты были обнаружены также за пределами СССР — в Швеции и США, руководство которых направило протесты СССР, ссылаясь на нарушение Московского договора 1963 года, запрещающего проведение мирных ядерных взрывов, если продукты радиоактивного распада попадают на территории соседних государств. Рытье канала таким экзотическим способом было приостановлено. Аналогичные эксперименты несколько ранее проводились и в США. Например, 12 марта 1968 года был проведен мирный ядерный эксперимент Buggy, который представлял собой одновременный подрыв цепочки из 5 ядерных зарядов по 1,1 кт каждый, заложенных на глубину 41 м. В результате взрыва образовалась траншея длиной 262 м, шириной 85 м и глубиной 21 м. В программе Plowshare значительное место занимали проекты по созданию искусственных гаваней. Эти идеи восходят к результатам наземных испытаний мощных термоядерных зарядов Mike и Bravo на атоллах Эниветак и Бикини, в результате которых в коралловом грунте образовались огромные выемки диаметром около 2 км. Как отмечалось, одним из первых проектов Plowshare был проект создания искусственной гавани на побережье Аляски. Для его реализации предполагалось провести одновременный взрыв четырех зарядов в 20 кт и пятого заряда в 200 кт. В качестве международного проекта рассматривался вопрос о возможности создания искусственной гавани на северо-западном побережье Австралии. В одном из вариантов для этого предусматривалось размещение цепочки из пяти зарядов 200 кт каждый на расстоянии около 300 м друг от друга и на глубине в 240 м под морским дном. Одновременный взрыв должен был создать гавань длиной около 2 км, шириной в 400−500 м и глубиной в центре около 60−120 м. По краям траншеи образовалась бы линия навала, которая, на несколько десятков метров возвышаясь над уровнем моря, должна была защищать гавань от штормов.

Вторым (если не первым) важным применением ядерно-взрывных технологий считалась нефтегазодобывающая промышленность. Первыми додумались взорвать ядерный заряд для увеличения выхода нефти и, что самое главное, взорвали его советские ученые. Произошло это в далеком 1965 году на действующем Грачевском нефтяном месторождении в Башкирии (объект «Бутан»). Здесь были проведены три взрыва небольшой мощности (от 2,3 до 8 кт).

Мирные взрывы тщательно засекречивали, причем в первую очередь от собственных граждан. Как вспоминал участник проектов «Бутан» Юрий Баранов, даже название проекта от исполнителей скрывали — говорили «Грач-1» и «Грач-2» вместо «Бутана». Всем строжайше запрещалось рассказывать что-либо даже женам, а военным было приказано снять все знаки различия. Тем не менее уже на следующий день по приезде на объект в одном из вагончиков из радиоприемника «Спидола» раздалось: «Вы слушаете голос Америки. Передаем последние сообщения: в Советском Союзе в Башкирии готовятся испытания ядерного оружия...». Сразу же после взрыва тот же голос оперативно сообщил: «В Советском Союзе в Башкирии в Новой Казановке был произведен подземный ядерный взрыв»... Москва откликнулась так: «В районе Сайгона произошло землетрясение, его толчки были слышны в районе Салавата Башкирской АССР».

В отличие от экскавационных взрывов «нефтегазовые» производились по так называемой камуфлетной технологии, когда продукты взрыва не попадали на поверхность, что было большим шагом вперед с точки зрения экологии. Первый же эксперимент «Бутан» дал увеличение выхода нефти в 1,5−2 раза, что считалось превосходным результатом. Мало того, в 1980 году на этом же месторождении были произведены еще два стимулирующих взрыва. Вообще же ядерные заряды взрывали на шести месторождениях вплоть до 1987 года: в 1969 году на Осинском месторождении, в 1981—1987 годах на Тяжском месторождении, в год Олимпиады-80 на Еси-Еговском нефтяном месторождении в Западной Сибири и в 1985 году на Среднебалыкском, тоже в Западной Сибири.

Ядерными взрывами месторождения не только стимулировались, но и создавались. Например, с 1976 года в Якутии на площади 400 км² проводился широкомасштабный эксперимент по переводу запасов нефти и газа в промышленное состояние. После проведения восьми камуфлетных ядерных взрывов ожидалось образование промышленного месторождения с запасами нефти до 30 млн. т и газа до 16 млрд. м3. Сейчас здесь расположено Среднеботуобинское газоконденсатное месторождение.

Практически все заряды в упомянутых экспериментах взрывали непосредственно в толще нефтегазоносных слоев, за исключением Осинского и Среднебалыкского месторождений, где взрывы проводились под нефтяными пластами. Все ядерные взрывы были проведены без радиоактивного загрязнения атмосферы или территории промыслов. Отмечался лишь незначительный и кратковременный выход радиоактивных газов через устья двух скважин в результате их неполной герметичности. Нефть из скважин на всех месторождениях, кроме «Осинского», в течение всего периода эксплуатации не содержала следов загрязнения радионуклидами. Надо прояснить ситуацию насчет Осинского месторождения, предмета частых спекуляций. С момента проведения взрывов и до конца 1976 года радиационная обстановка на опытной площадке месторождения (объект «Грифон») не превышала фонового значения. Позднее промысловики по собственной инициативе пробурили в центральной зоне взрыва так называемую прокольную скважину, пробив нефтеносные слои и добравшись до полости под промышленными пластами, откуда и началась миграция радионуклидов по нефтяной залежи и их незначительный вынос на поверхность. Однако сегодня радиационная обстановка на опытной площадке не превышает предельно допустимых норм. Аналогичные эксперименты проводились и в США. 10 декабря 1967 года в рамках эксперимента Gasbuggy вблизи нижнего слоя газоносной породы на глубине 1,3 км был взорван заряд мощностью 29 кт, показавший высокую эффективность проведения ядерных взрывов для увеличения выхода газа из низкопроницаемых газовых пластов. Измерения показали наличие в составе газа радиоактивности, уровень которой быстро снижался. Второй взрыв (Rulison) мощностью 47 кт был проведен 10 сентября 1969 года на глубине 2580 м с целью повышения продуктивности выхода газа из сверхглубоких пластов. Третий, заключительный эксперимент Rio Blanco, проведенный 17 мая 1973 года в Колорадо, представлял собой одновременный взрыв в одной скважине трех 33-килотонных ядерных устройств.

В США также рассматривалось применение ядерных зарядов к нефтяным месторождениям, в которых обычные способы извлечения нефти не действуют, — подземным нефтеносным сланцам. В толще нефтеносного слоя ядерным взрывом предполагалось создать зону дробления. Далее планировалось осуществить процесс частичного горения сланца с подачей в зону горения воздуха. При нагреве нефтеносных сланцев происходит разложение содержащихся в них нефтепродуктов и их переход в извлекаемые газообразные и жидкие углеводороды, откачиваемые из месторождений обычными технологиями. По предварительным оценкам, заряд с энерговыделением в 50 кт был способен перевести в состояние, пригодное для разработки, около миллиона тонн нефтеносных сланцев. Проект, к сожалению, не был реализован на практике.

В рамках программы мирных ядерных взрывов Plowshare США провели 27 экспериментов, советская же программа была намного шире: 124 мирных взрыва плюс 27 взрывов для отработки промышленных зарядов. Последний промышленный взрыв в СССР был проведен 6 сентября 1988 года в Архангельской области на объекте «Рубин», после чего программа была приостановлена в связи с введением моратория на ядерные испытания.

Мы затронули лишь малую часть удивительной истории «мирного атома», но собираемся вернуться к ней в ближайших номерах: мы подробнее расскажем об американской программе, советских работах по подземным хранилищам, про тушение пожаров на скважинах ядерными зарядами, про устройство промышленных зарядов и про неосуществленные, но поражающие масштабом и смелостью фантазии проекты использования термоядерных зарядов в мирных целях. Если у кого-то из вас, уважаемые читатели, есть информация по данным проектам, свяжитесь с редакцией «TechInsider».

При подготовке статьи активно использовались материалы из книг «Ядерные испытания СССР» и «Укрощение ядра». Не спрашивайте нас, где купить эти книги.