Подземный ядерный взрыв.

 

1. Естественный водный резервуар (озеро)

2. Наземные сооружения

3. Поверхность грунта

4. Заглубленные сооружения

5. Воронка образованная просадкой грунта

 

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

В итоге действия рентгеновского излучения на ок­ружающий зону реакции грунт его узкий сферический слой сильно прогревается и преобразуется в раскаленный газ, излу­чение этого слоя превращает в раскаленный газ следующий узкий слой грунта и т. Д.

таковым образом, в грунте в итоге его послойного про­грева появляется раскаленный размер. Процесс расширения этого размера в невозмущенном грунте именуется тепловой волной в грунте.

 

 

Внутри раскаленного размера вследствие огромных градиентов давления на его границе появляются механические возму­щения. По мере роста этого размера и уменьшения тем­пературы среды в нем скорость распространения тепловой вол­ны миниатюризируется быстрее, чем скорость распространения меха­нических возмущений. Начиная с определенного момента времени, скорость распространения механических возмущений на­чинает превосходить скорость тепловой волны и в окружающем раскаленном объеме грунта происходит скачкообразное увели­чение давления, плотности, температуры и скорости его дви­жения до наибольших значений. Процесс распространения этих возмущений именуется ударной волной в грунте.

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

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

Итак, на начальной стадии развития подземного ядерного взрыва в грунте появляются и распространяются тепловая вол­на, ударная волна и волна сжатая. В итоге их воздейст­вия на окружающую зону реакции грунтовую среду в окрест­ностях взрыва появляются 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 маленьком объеме под высоким давлением раскаленных газов и товаров, образовав­шихся в итоге термических перевоплощений 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 сгусток 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, именуются камуфлетными. Малая 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 маленький глубине, вначале происходят те же процессы, что и при взрыве на большой глу­бине. Потом в итоге 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 скопление взрыва. Вырвавшие­ся наружу газы поднимают с собой в атмосферу огромное ко­личество грунта. В грунте появляется воронка, вокруг нее— навал грунта; появляются пылевые образования. Совместно с га­зами и грунтом в атмосферу выбрасываются радиоактивные продукты, которые, смешавшись с частицами пыли, в после­дующем выпадают и создают мощное радиоактивное зараже­ние местности и воздуха.

Подземные ядерные взрывы, при которых происходит рас­крытие купола и прорыв газообразных товаров наружу с выбросом в атмосферу грунта, именуются взрывами с выбро­сом грунта. Отличительной особенностью таковых 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), мощное радиоактивное заражение ме­стности и атмосферы, скопление взрыва, пылевые образования.

Проникающая радиация и газовый сгусток при подземном ядерном взрыве на маленький глубине фактически полностью поглощаются грунтом.

 


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 конкретно в центре взрыва. При этом в грунте появляется 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.

При взрыве с выбросом грунта в районе эпицентра появляется воронка. Около 30—50% поднятого взрывом грунта падает обратно в воронку, понижая её глубину до так называе­мой видимой глубины воронки; остальная часть грунта падает за пределами воронки и образует зону навала, которая ввиду сильной радиоактивности и разрыхленности грунта может ока­заться непроходимой для войск. Ширина зоны навала состав­ляет два-три радиуса воронки, а наибольшая высота греб­ня навала — 0,1 радиуса воронки.

Размеры воронки при подземных ядерных взрывах опреде­ляются мощностью и глубиной взрыва и видом грунта. При увеличении глубины взрыва до м размеры воронки и размер выброшенного грунта растут, а при дальнейшем заглублении начинают уменьшаться и при глубине больше м. Выброс грунта не наблюдается.

 

При подземном взрыве с выбросом грунта появляется так­же воздушная ударная волна, характеристики которой уменьшаются с увеличением глубины взрыва. При взрыве на глубине м и более воздушная ударная волна как поражающий фактор практического значения не имеет.

Поражающее действие сейсмовзрывных волн на заглублен­ные сооружения обусловливается тем, что приход волны в дан­ную точку вызывает резкое смещение грунта, а совместно с ним и сооружений. Грунт и сооружения испытывают давление и де­формации. В итоге разрушаются либо повреждаются со­оружения, выводятся из строя вооружение и оборудование со­оружений, а также находящийся в них личный состав даже в тех вариантах, когда сами сооружения не повреждаются. Не считая того, могут разрушаться наземные промышленные и гражданские строения в итоге колебаний их оснований.

При подземных взрывах с выбросом грунта происходит мощное радиоактивное заражение местности.

При взрывах на глубине м значимая часть. Радиоактивных веществ и огромное количество неактивного грунта выбрасываются в атмосферу. Грунт, смешиваясь с ра­диоактивными веществами, образует радиоактивную пыль. Общее количество таковой пыли при неглубоких подземных взры­вах существенно больше, чем при наземных, что обусловливает повышение степени заражения местности при этих взрывах по сравнению с наземными. Форма зараженных участков в райо­не неглубокого подземного взрыва и на следе, характер рас­пределения мощностей доз излучения на оси следа и уменьше­ние их во времени такие же, как и при наземных взрывах.

В табл. 2 И 3 для примера приведены значения мощно­стей доз излучения в районе (с наветренной стороны) и на оси следа облака подземного ядерного взрыва на глубине м, соответствующей наибольшему радиоактивному заражению местности.

По мере роста глубины взрыва количество радиоак­тивных веществ, выбрасываемых в атмосферу, миниатюризируется. В связи с этим миниатюризируется и степень заражения местности. При камуфлетных взрывах заражения местности в районе взрыва и на следе облака не происходит. При этих взрывах в эпицентре возможен лишь постепенный выход в атмосферу радиоактивных газов (в основном радиоактивных изотопов криптона и ксенона) через трещины в грунте. Выход радиоак­тивных газов может начаться сходу, а при большой глубине через 10—20 ч после взрыва и длиться несколько суток. Радиоактивные газы могут распространяться в приземном слое атмосферы на расстояние до нескольких сот км от эпи­центра взрыва.

 

Подземный ядерный взрыв употребляется в тех вариантах, когда нужно воздействовать на земные породы с целью препятствия продвижению войскам противника. Радиоактивное заражение при камуфлетном взрыве фактически отсутствует, хотя возможны выбросы радиоактивного газа в атмосферу через трещины в грунте. Световое излучение также практически отсутствует. Таковым образом главным поражающим фактором подземного ядерного взрыва является изменение сейсмической структуры местности.

 

 

В эпицентре подземного взрыва.


Инженерная геология описывает, что образуется под землей после взрывов.

 

 

Подземный резервуар в каменной соли, образованный камуфлетным взрывом, представляет собой сферическую полость, внутри и вне которой распределены радиоактивные продукты взрыва. На основе существующей информации и общих закономерностей, выявленных при разработке технологии создания подобных полостей, можно обоснованно ожидать следующей схемы распределения искусственных радионуклидов: основная масса радиоактивного вещества (плутоний, америций, уран), из которого состоит ядерное устройство, находится в соляной линзе, образующейся непосредственно после взрыва на дне полости. Большая часть радионуклидов (90-95%) сосредоточена в стекловидном оплаве, выстилающем стенки полости и образующем, так называемую, соляную линзу на дне полости. Соляная линза представляет собой массу, включающую в себя соединения радионуклидов, присутствующих в ядерном устройстве и вновь образованных в результате ядерного взрыва, имеющих высокую температуру плавления. Таким образом, практически все альфа-радиоактивные радионуклиды находятся на дне полости в соляной линзе.

Но самое удивительное, что в эти полости входили люди. И выходили оттуда обратно. Привожу некоторые выдержки из отчетов об этом, опустив цифры, таблицы и прочие подробности, место которым в узко специальной литературе.


http://reenacting-phot.ucoz.ua/_pu/0/30731.jpg

Семипалатинский полигон. Места подземных испытаний

 

Первый подземный ядерный взрыв в СССР был осуществлен на Семипалатинском полигоне в штольне В-1 (11.10.61). Для изучения радиационных и механических эффектов подземного взрыва была организована горная проходка в центр полости, куда исследователи ПромНИИПроекта, Радиевого института им. В.Г.Хлопина и полигона (А.М.Матущенко, Ю.В.Дубасов) смогли подойти в августе 1964 г. К этому моменту начальная полость взрыва оказалась заполнена обрушенной породой. Поэтому при первых обследованиях казалось, что выработка или еще не дошла до полости, или сильно отклонилась от намеченной цели. Однако после того, как была дважды выполнена маркшейдерская съемка, показавшая, что именно это отметка является точкой заложения заряда, сомнения исчезли. Осмотр выработки в зоне полости показал, что ее сечение резко увеличилось, а после уборки обрушившейся породы показался купол высотою 7-8 м. Обнаруженные среди обрушенной породы стеклообразные радиоактивные образцы представляли собой ярко выраженные натечные образования массивного стекла. Длина отдельных натеков-сосулек достигала 4-5 см.

 

Обследование другой штольни описано так:Детальное обследование полости взрыва в штольне 504П с отбором проб проводилось сотрудниками Радиевого института им. В.Г.Хлопина, полигона, ПромНИИПроекта и Института прикладной геофизики им. Е.К.Федорова в 1971 и 1972 гг. Нижняя часть полости на высоту 3 м оказалась заполненной радиоактивным монолитным темным стеклом с зеленоватым отливом, напоминающим обсидиан. Шаровой сегмент с застывшим расплавом был прикрыт мощным слоем обрушенной породы с обломками разных размеров. В своде полости прослеживались трещины мощностью до нескольких сантиметров, заполненные расплавом породы. Большая часть видимой поверхности полости на высоту до 4 м от экваториальной плоскости покрыта расплавом, имеющим вид сталактитовых натеков, то есть отчетливых следов течения в виде застывших потоков и сосулек. Мощность корки стекла варьировала в пределах 1-20 см. Стекло пузыристое, газовые пустоты ориентированы длинной осью в направлении течения. Размеры газовых пустот до 2 см,

 

 

И еще одна штольняЧерез 2 года 8 месяцев была вскрыта одна из полостей группового взрыва на объекте "Днепр-2", осуществленного 27 августа 1984 г. Поисковые выработки №1 и №2 подошли к полости с южного и северного направлений соответственно. Полость была заполнена обрушенной породой. С южной стороны полость просматривалась на глубину примерно до 30 метров. Обрушенная порода представляла сыпучую брекчию из глыб разного размера. В стенках полости сохранились отдельные прожилки застывшего расплава.

 

 

Еще из отчетаКамера захоронения на объекте «Днепр-1» была вскрыта через 3,5 года после взрыва горной выработкой, подошедшей к ней сбоку. Обследование камеры захоронения проводили сотрудники ПромНИИПроекта, Радиевого института и ВНИИТФ. Детальное обследование было проведено еще и в 1978 г.

 

После взрыва произошло увеличение поперечного сечения камеры захоронения. Например, в забое высота кровли увеличилась с 4 м до 5—6 м. Вследствие обрушений свода основание камеры захоронения засыпало крупными обломками породы. Высота свода для большей части камеры захоронения составила 2,5—3,0 м. Высота навала обрушенных пород по направлению к центру взрыва возрастала и на расстоянии 25-30 м от центра взрыва обрушенные породы смыкались со сводом. Стенки камеры почти повсеместно, исключая зоны обрушения, покрыты застывшим расплавом всевозможных форм течения, иногда из них видны многочисленные застывшие капли и гранулы. В забое камеры видны потоки расплава, которые в сочетании со струями расплава, стекавшими со стенок камеры, образовали мощный карниз и лавовый поток, погребенный под навалом обрушенных пород. В обеих стенках на удалении 40 м и 70 м от центра взрыва ниже основания камеры обнаружены две ниши общим объемом 20—30 м3, заполненные на 30—40% застывшим расплавом.


Профессор, доктора технических наук Анатолий Матущенко. Его вполне можно называть „сталкером“, потому что он бывал в самом центре атомного взрыва. В подземных полостях, которые от взрывов образовались.

 

Приводится со значительнысми сокращениями фрагмент интервью с ним. Здесь не сухой язык отчетов, а свободное живое изложение впечатлений….

 

 

В кабинете Главного конструктора в Челябинске-70 я видел чёрный камень. Он образовался в центре взрыва…

 

— Так это мы его и достали, а потом подарили академику Литвинову! Но цвет у камней там бывает не только чёрный. Всё зависит от породы. Находили коричневые, серые, тёмные и белые камни. После первого „похода к взрыву“ особо долго добиваться нового разрешения на такой эксперимент не пришлось. Согласие из Москвы пришло сразу. Это был объект 504. Мы пошли. Подходим близко. Слышим, что-то гудит. Прошу работать осторожнее, чтобы не повредить стенку. Удар кайлом, и дыра! Наклоняюсь, вижу полость. Три года прошло после взрыва, а там температура 40 градусов. Фонариком посветил, а на стенах расплав, будто шуба. Красотища! Смотрю, можно спуститься вниз, на самое дно. Зрелище весьма впечатляющее. Расплав на стенках был многоцветным и очень острым. Резиновые перчатки резались быстро, руки у нас были в крови, и ею окрасились крафт-мешки, в которые мы собирали куски расплава.

 

А радиация?

 

— 35 миллирентген в час. В общем, мы поняли довольно глубоко всю механику действия ядерного взрыва.

 

— Чго-нибудь странное, необычное обнаружили?

 

— В штольне № 1 нашли небольшую „наварку“. На стене расплав, он сюда прорвался. Лежит обугленная доска и… кусок шинели!

 

— Откуда?

— Оставил кто-то, забыл. Это, конечно, непорядок, но самое удивительное, что он сохранился. И снова слышу шорохи. Откуда? Почему? В мёртвой тишине звуки издаём только мы, но тут „чужие“ шорохи. Смотрю, из расплава тянутся кварцевые нити, одна — подлинней, другая — короче. Они, как водоросли, обвивают пустоту. Воздух из-за нас колышется, и нити обламываются — вот и слышу шорохи. Для нас эти нити — подлинная находка, так как во время взрыва в них успевают „упаковаться“ тугоплавкие изотопы. Для радиохимика это клад, подлинное богатство.


 

 

Семипалатинск.Остатки укрытия для наблюдений

29 августа 1991 года президент Казахстана Н. Назарбаев принимает решение о закрытии Семипалатинского полигона. Понятно, что решение было сугубо политическим. А в это время у нас был подготовлен эксперимент. Подчеркиваю это было не испытание нового образца „изделия“ для военных целей, а физический эксперимент. Предполагалось выводить излучение, была сделана уникальная аппаратура. „Изделие“ уже „упаковано“ изъять его невозможно. Ситуация весьма неприятная, ничего подобного раньше не было. Понятно, что риск огромный, но ничего не остаётся делать — надо идти к „изделию“. Плюс к этому появилась ещё одна сложность. Казахстан провозгласил свою независимость, а потому появилось огромное количество людей, которые хотели контролировать нас. Эти люди старались быть везде с нами, следили за каждым шагом. Но мы не имеем права показывать им „изделие“, близко подпускать к нему. И дело не только в секретности, что само по себе важно, но и в соблюдении международных договорённостей. Казахстан стал безъядерной страной, а следовательно, его представители не имели права даже прикасаться к нашим ядерным технологиям.




 

Семипалатинск. Оголовье буровой скважины подземного взрыва.

Перед нами была поставлена задача пробиться к „изделию“, демонтировать его и вывезти или в крайнем случае уничтожить на месте. А ведь четыре года прошло. Специальный караул охранял этот район зимой и летом. Натерпелись солдатики страшно, потому что обстановка была враждебная. Ну и мародёрство на полигоне процветало: разворовали всё, что только возможно. А говорю я это к тому, что, когда мы подошли к камере, где находилось „изделие“, извлекать его было уже невозможно, так как корпуса, где можно было бы его демонтировать, были разграблены.

Подходим к двери в камеру, открываем и видим „чушку“… Какая-то красота открылась, непонятная, необъяснимая, но чарующая… Директор ядерного центра В.3. Нечай вскрывает „изделие“, осматривает его, а потом говорит, ничего не объясняя: „Всё, ребята, уничтожаем на месте!“ Это было 18 марта 1995 года. Начали готовить „изделие“ к уничтожению. В определённом месте была заложена обычная взрывчатка для „развала“ ядерного устройства, камера замурована

 

Экологогов интересует влияние взрывов на грунтовые воды. Поэтому снова вернемся к отчетам. Кратко:

 

Исследование реакции подземных вод на действие подземного ядерного взрыва проводилось в течение продолжительного времени (1983-1989 гг.) с помощью 96 наблюдательных скважин, пройденных в горных массивах Балапан и Дегелен Семипалатинского испытательного полігона

 

Подземный ядерный взрыв приводит к существенному нарушению гидродинамического режима подземных вод.

 

В целом нарушение гидрорежима подземных вод отмечается до расстояний около 10 км при взрывах мощностью 150 кт.

 

взрывы более мелкого залегания, которые вносят серьезные возмущения в гидрологическую систему зоны, прилегающей к месту взрыва. В этом случае имеет место сначала сдавливание водоносных горизонтов, что приводит к прорыву вод верхнего горизонта на дневную поверхность, проявляющемуся в виде многочисленных фонтанов, а затем их осушению в связи с заполнением водой образовавшейся полости. В ряде мест после этого наблюдаются пологие депрессионные воронки.


 

В общем, выдавливает воду, да так, что в окрестностях грунт проседает.