«Наука в Сибири»
№ 43 (2778)
28 октября 2010 г.
ПОДЗЕМНЫЕ ВЗРЫВЫ
АУКНУЛИСЬ ЧЕРЕЗ 30 ЛЕТ
Е. Садыкова, «НВС»
На прошлой неделе Новосибирск посетил начальник лаборатории Института теоретической и математической физики Всероссийского научно-исследовательского института экспериментальной физики Российского федерального ядерного центра (ИТМФ ВНИИЭФ РФЯЦ, г.Саров, бывший
О совместной работе с физиками из Сарова и не только рассказывает руководитель проекта — государственного заказа «Разработка проекта специального горного отвода на объектах мирных подземных ядерных взрывов «Кристалл» и «Кратон-3», произведенных в Якутии, кандидат биологических наук Светлана Юрьевна Артамонова, Институт геологии и минералогии им. В. С. Соболева СО РАН.
— Над данным проектом работает наш временный творческий коллектив, состоящий из специалистов разных областей науки — геоэкологов и радиоэкогеохимиков (к коим отношусь я сама, а также к.х.н. Лидия Георгиевна Бондарева из Сибирского федерального университета, г.Красноярск), физиков-ядерщиков Всероссийского научно-исследовательского института экспериментальной физики Российского федерального ядерного центра (РФЯЦ-ВНИИЭФ) из г.Саров
(заместитель научного руководителя
 |
| Процедура геофизического зондирования. |
В чем новизна нашего исследования? Ядерные взрывы происходят под землей, а исследователи, как правило, изучают экологию земной поверхности, поверхностные загрязнения. Что происходит внутри, никто до нас особо не изучал, даже не ставил перед собой такой задачи. Но ведь это самое главное! Впервые на данную проблему обратил внимание
Было непонятно, к каким последствиям могут привести подобные взрывы. Посмотрев геологию этого места (на глубине залегают подземные соленые водоносные горизонты, которые, по сути, являются электролитами, а сверху — непроводящая многолетняя мерзлота, то есть взрывы «Кристалл» и «Кратон-3» произведены в высококонтрастной геологической среде), я поняла, что нужно досконально всё это исследовать. И нашла единомышленников среди геофизиков в лице Николая Олеговича Кожевникова и Евгения Юрьевича Антонова. Мы сели, обложились книгами, открыли Интернет и начали вычислять, чего можно ожидать в такой среде после взрыва и какие методы помогут провести данное исследование. В результате мы решили прозондировать верхнюю часть геологической среды электроразведочным методом переходных процессов. Данный метод применяется в рудной геологии и гидрогеологии, и только нами он был впервые применен для исследования последствий подземных ядерных взрывов. Метод основан на взаимодействии электрического тока с горными породами: скорость прохождения электрического тока в обводнённых пластах с рассолами намного быстрее, чем в сухих мёрзлых толщах. Оказалось, что именно в условиях Западной Якутии, где геологическая среда сложена из высококонтрастных в геоэлектрическом отношении пород, этот геофизический метод прекрасно работает. Мы смогли «нащупать» подземные водоносные горизонты и их аномалии, возникшие вследствие подземных ядерных взрывов, с поверхности земли, и для этого даже не потребовалось бурение. При построении геоэлектрического разреза по собранным полевым данным нам помогли математические программы <Unv_QQ> и <Inv_QQ>, разработанные к.т.н. Е. Ю. Антоновым.
Второй путь изучения современного состояния объектов подземных ядерных взрывов — это ретроспективное математическое моделирование взрывов в толще горных пород. Метод, над которым трудилось множество научных сотрудников в течение долгого времени, был разработан в ВНИИЭФ РФЯЦ. Добиться сотрудничества с ВНИИЭФ РФЯЦ было непросто. Саров — закрытый город. На это мы потратили примерно год, но теперь эти трудности позади. В. В. Руденко — один из разработчиков программного пакета «Master Profesional» для математического моделирования взрывов. Программный пакет содержит несколько методик, в их числе связанно-лагранжевая 1D (линейная) гидродинамика, упругопластика, детонация — для расчета течений, сопровождающихся звуковыми, ударными, детонационными волнами с учётом упругопластического деформирования, откольного разрушения, связанно-лагранжевая 1D магнитная гидродинамика, упругопластика, детонация — для расчёта магнитогидродинамических течений. Им внедрены несколько способов массового счёта задач — расчёт серий, оптимизаций, синхронный счёт с возможностью сравнения задач в динамике и др.
Для нашего проекта В. В. Руденко моделирует зоны поражения геологической среды вследствие ядерных взрывов, восстанавливает, что происходило при этом внутри земли 30 лет назад , где и как произошло дробление и образовались трещины в породах.
Что же на самом деле происходит на месте подземных ядерных взрывов, и почему об этом необходимо знать не только специалистам, но и широкой общественности? По сути, это очень опасные геоэкологические объекты, подземные хранилища радиоактивных отходов.
Так, например, на объекте «Кристалл» изначально планировали сделать не один, а целых восемь подземных ядерных взрывов, чтобы построить плотину. Но холм получился мелкий, в два раза ниже расчётного, потому планы изменили и от последующих семи взрывов отказались. Этот объект долгое время оставался засекреченным, ученые и широкая общественность узнали о нем только в 1990 году. И тогда на месте холма обнаружили озеро глубиной 6 м и диаметром 60 м.
Почему же это произошло? Методом математического моделирования мы выяснили, что при взрыве «Кристалл» на глубине 100 м все породы, залегающие выше, разом поднялись вверх в виде купола, а затем упали обратно. По прошествии времени верхняя часть этого «слоёного пирога» (именно так, на первый взгляд, выглядят недра земли благодаря наслоению различных пластов, в том числе и водных) успела замерзнуть, консолидироваться обратно под воздействием зимних холодных температур (как мы это интерпретируем) и стала обладать высоким геоэлектрическим сопротивлением. А в глубинах произошли локальные гидрогеологические изменения: напорные рассолы подземных водоносных горизонтов поднялись в виде купола по зонам трещиноватости до полости подземного ядерного взрыва. Мне довелось изучить большой объем геологических и гидрогеологических данных по скважинам, в том числе отчеты местных геологических организаций. И результаты нашего исследования совпали с этими данными.
Рядом с местом взрыва «Кристалл» (в 4 км) находится алмазный карьер, в который, по мере его углубления (примерно с 1980 года), стали проникать подземные рассолы. Рассолы из карьера откачивали и заливали в подземные полигоны захоронения, расположенные рядом, часть сбрасывали в поверхностные хранилища отходов (хвостохранилища).
Впервые о возможности проникновения радионуклидов в карьер заговорил Борис Николаевич Голубов, который в
Таким образом, наши работы показали, что подземная полость ядерного взрыва «Кристалл» является открытой системой вследствие техногенного вмешательства в геологическую среду — разработки карьера кимберлитовой трубки. Захоронение радиоактивных рассолов из карьера в подземные полигоны около г.Удачный явилось следующим шагом искусственного распространения радионуклидов в геологической среде.
Таких промышленных подземных ядерных взрывов на территории бывшего СССР было произведено 104 (это официальная цифра без учета взрывов на спецполигонах). Представляете, к каким последствиям всё это привело! Считаю необходимым проведение комплексной научной «инвентаризации» этих опасных (притом на долгие-долгие годы!) забытых объектов, подобно проведенной нашим коллективом на объектах «Кристалл» и «Кратон-3».
стр. 10